CONREA2021 - O Congresso da Reabilitação: livro de atas

29/06 › 1/07 Universidade de Aveiro CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Editores Aníbal Costa, Alice Tavares, Hugo Rodrigues, José Lapa FICHA TÉCNICA TÍTULO CONREA2021 - O Congresso da Reabilitação: Livro de Atas EDITORES Aníbal Costa Alice Tavares Hugo Rodrigues José Lapa PAGINAÇÃO E MONTAGEM Briefing CAPA Vitor Teixeira IMPRESSÃO Procer Edições e Comunicação S.A. EDITORA UA Editora Universidade de Aveiro Serviços de Biblioteca, Informação Documental e Museologia EDIÇÃO 1a Edição - junho de 2021 TIRAGEM 200 exemplares ISBN 978-972-789-699-8 DOI https://doi.org/10.48528/gy68-v843 ISBN 978-972-789-699-8 DEPÓSITO LEGAL 484884/21 Os textos são da exclusiva responsabilidade dos seus autores. Universidade de Aveiro – Departamento de Engenharia Civil Campus Universitário de Santiago | 3810-193 Aveiro 9 789727 896998 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas PREFÁCIO A reabilitação do edificado tem vindo a crescer de forma significativa em Portugal, apresentandose na atualidade mais ligada a fenómenos turísticos, imobiliários e de gestão urbana da cidade. O desenvolvimento destes setores mobilizadores da economia Portuguesa deveria pressupor a aplicação de conhecimento técnico e científico, com base nas teorias e Cartas internacionais de preservação do Património, para orientação das estratégias de intervenção de reabilitação urbana, no entanto a prática apresenta desequilíbrios e incongruências que interessa identificar e corrigir. De notar que finalmente a reabilitação sísmica se encontra na ordem do dia fruto da pressão da comunidade científica e da legislação que entrou em vigor em finais de 2019. No entanto, a legislação veio levantar grandes dúvidas de interpretação e atuação no edificado, quer por parte dos técnicos, quer por parte da população em geral. As respostas aos desafios reforçam a necessidade da interoperabilidade entre entidades, empresas e os membros das equipas técnicas multidisciplinares, num trabalho conjunto que envolva simultaneamente a arquitetura, a engenharia, a conservação e restauro, a arqueologia, a história, entre outros, considerando ainda o contributo importante da ciência e a escala global da gestão do território, peça chave no sucesso de uma reabilitação urbana. A acompanhar estas duas áreas de atuação – a Reabilitação do Património edificado e a Reabilitação sísmica - temos o que se vai realizando na prática profissional com a necessidade de se executarem projetos que integrem a avaliação prévia do valor cultural e patrimonial do edifício na procura de equilíbrios com a legislação atual, para uma intervenção qualificada que seja eficaz na preservação do Património edificado. Neste contexto o Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro entendeu que era necessário o debate dos três temas gerais: Reabilitação Sísmica, Reabilitação do Património e Projeto, tendo decidido avançar com o Congresso da Reabilitação, com o debate dos 3 temas em três dias, um tema por dia, de modo a aprofundar o conhecimento em áreas que considera essenciais na intervenção no Património edificado (classificado e não classificado). O presente Livro de Atas está organizado pelos temas já referidos e apresenta, em sequência, os artigos resultantes das comunicações aceites pela Comissão Científica, apresentadas pelos diversos autores que contribuíram com o seu trabalho para a qualidade deste Congresso, a quem manifestamos o nosso agradecimento. De realçar que esta troca de experiências nunca seria possível sem a colaboração dos conferencistas convidados, que de uma forma graciosa e pronta acederam contribuir com a sua experiência e conhecimento para o êxito deste Congresso. De igual modo expressamos o nosso profundo agradecimento à Comissão Científica pela assertiva e intensa avaliação técnica e científica dos trabalhos apresentados. Este tipo de encontros só é possível realizar-se com o apoio das entidades e das empresas que apoiaram a realização do mesmo. A todas elas o nosso muito obrigado. Um agradecimento especial às revistas parceiras do Congresso por proporcionarem uma divulgação ampliada e uma valorização acrescida junto da comunidade técnica e científica dos trabalhos selecionados. Também um agradecimento a todos os coordenares temáticos pelo apoio, dedicação e colaboração na realização do Congresso. De igual modo ao Secretariado que com o seu apoio continuado tornou possível a realização do Congresso. Finalmente uma palavra especial à Universidade de Aveiro, ao RISCO e ao Departamento de Engenharia Civil pelo apoio concedido para a realização do Congresso. Esperamos e desejamos que este Congresso tenha sido mais um impulso na concretização de uma política de reabilitação urbana que sirva para alavancar o País para uma melhoria do comportamento sísmico das construções, associada a uma reabilitação mais qualificada que vise a preservação e salvaguarda do património edificado português. Aníbal Costa Alice Tavares Hugo Rodrigues José Lapa Apoios Institucionais Patrocinadores Ouro Prata NUNO VALENTIM, ARQUITECTURA E REABILITAÇÃO, LDA Bronze Apoios na Divulgação CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas COORDENAÇÃO COMISSÃO ORGANIZADORA COMISSÃO EXECUTIVA Aníbal Costa (UA) Alice Tavares (UA) Claudino Cardoso (UA) Aníbal Costa (UA) Claudino Cardoso (UA) Alice Tavares (UA) Hugo Rodrigues (UA) José Lapa (UA) Ana Velosa (UA) Paulo Cachim (UA) Paula Silva (Arqª) João Azevedo (SPES) Carlos Pina (LNEC) Suzana Menezes (DRCC) Ana Paula Amendoeira (DRCA) Rosário Machado (Rota Românico) Vítor Cóias (GECORPA) Romeu Vicente (RISCO) Víctor Ferreira (Cluster Habitat) António Ponte (DCRN) Aníbal Costa (UA) Alice Tavares (UA) Hugo Rodrigues (UA) José Lapa (UA) Tema 1 Reabilitação sísmica Tema 2 Reabilitação do património Tema 3 Projeto Hugo Rodrigues (UA) Humberto Varum (FEUP) Alfredo Campos Costa (LNEC) Carlos Sousa Oliveira (IST) Daniel Oliveira (UM) Francisco Fernandes (LREC) João Estevão (UAlgarve) Pedro Delgado (IPVC) Alice Tavares (UA) Vasco Peixoto Freitas (FEUP) António Arêde (FEUP) Rosário Veiga (LNEC) António Gago (IST) Paulo Lourenço (UM) Paulina Faria (UNova) José Padrão (IPV) João Lanzinha (UBI) Patrício Rocha (IPVC) Jorge Mascarenhas (IPT) Eduardo Júlio (IST) José Lapa (UA) João Miranda Guedes (FEUP) Nuno Valentim (FAUP) Rui Póvoas (FAUP) Miguel Malheiro (ULusíada) Adalberto Dias (FAUP) Manuel Pipa (LNEC) Alexandre Costa (ISEP) SECRETARIADO Celme Tavares Jorge Fonseca Neusa Lima COORDENADORES TEMÁTICOS CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas COMISSÃO CIENTÍFICA Adalberto Dias (FAUP)) Aires Camões (UM) Alexandra Carvalho (LNEC) Alexandre Costa (ISEP) Alfredo Campos Costa (LNEC) Alice Tavares (UA) Amélia Dionísio (IST) Ana Marques (LNEC) Ana Paula Amendoeira (DRCA) Ana Rita Gião Ana Velosa (UA) Andrey Schlee (UBrasília) Aníbal Costa (UA) António Arede (FEUP) António Candeias (L.Hércules) António Correia (LNEC) António Faustino Carvalho (UAlg) António Gago (IST) António Ponte (DRCN) António Santos Silva (LNEC) Barroso Aguiar (UM) Carlos Borrego (UA) Carlos Costa (UA) Carlos Martins (UALG) Carlos Pina (LNEC) Carlos Sousa Oliveira (IST) Cêça Guimaraens (UFRJ/FAU-Proar) Clara Magalhães (UA) Clara Pimenta do Vale (FAUP) Claudino Cardoso (UA) Cristina Costa (IPT) Daniel Oliveira (UM) Dina Ramos (UA) Eduarda Luso (IPB) Eduarda Vieira (UCP) Eduardo Júlio (IST) Eduardo Linhares Qualharini (UFRJ) Esmeralda Paupério (FEUP) Eunice Salavessa (UTAD) Fernanda Rodrigues (UA) Fernando Almeida (UA) Fernando Pinho (UNova) Filomena Martins UA Francisco Fernandes (LREC) Grandão Lopes (LNEC) Helena Cruz (LNEC) Hipólito Sousa (FEUP) Hugo Rodrigues (UA) Humberto Varum (FEUP) Jaime Santos (UA) Joana Almeida (IPVC) João Azevedo (IST) João Carlos Santos (DGPC) João Coroado (IPT) João Estevão (Ualgarve) João Ferreira (IST) João Henrique Negrão (UC) João Labrincha (UA) João Lanzinha (UBI) João Lemos Pinto (UA) João P. Guedes (FEUP) Joaquim Barros (UM) Joaquim Caetano (FLUL) Joaquim Flores (CESAP) Joaquim Teixeira (FAUP) Jorge Branco (UM) Jorge Brito (IST) Jorge Mascarenhas (IPT) Jorge Tiago Pinto (UTAD) José Amorim Faria (FEUP) José Lapa (UA) José Manuel Catarino (LNEC) José Sena Cruz (UM) Laura Caldeira (LNEC) Leandro Gregório (UFRJ) Luís Bragança (UM) Luís Guerreiro (IST) Lurdes Belgas (IPT) Manuel Pipa (LNEC) Manuel Senos Matias (UA) Manuela Almeida (UM) Margareth Figueiredo (USLMaranhão) Maria Fernandes (DGPC) Maria José Feitosa (USP) Maria Rita Amoroso (IAB) Mário Lopes (IST) Marta Ferreira Dias (UA) Miguel Malheiro (ULusíada) Miguel Morais (UA) Mónica Ferreira (IST) Nivaldo Andrade (UFBA) Nuno Valentim (FAUP) Patrício Rocha (IPVC) Paula Amendoeira (DRCA) Paulina Faria (UNova) Paulo Cachim (UA) Paulo Candeias (LNEC) Paulo Lourenço (UM) Paulo Maranha Tiago (ISEC) Paulo Fernandes (IPLeiria) Pedro Delgado (IPVC) Raimundo M. da Silva (FCUTC) Rita Bento (IST) Romainn Sousa (IPLeiria) Romeu Vicente (UA) Rosário Soares (UA) Rosário Veiga (LNEC) Rui Camposinhos (ISEP) Rui Póvoas (FAUP) Rui Silva (UA) Samuel Torres de Carvalho (STC) Teresa Ferreira (FAUP) Vasco Freitas (FEUP) Víctor Ferreira (UA) Vítor Lemos (LNEC) Xavier Romão (FEUP) CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas ORADORES CONVIDADOS 1º Dia – 29 de junho de 2021 Artur Pinto – Head of European Laboratory for Structural Assessment, Joint Research Centre, Itália João Estevão – Professor Adjunto da Universidade do Algarve Carlos Sousa Oliveira – Professor Catedrático do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa Alexandre Costa – Professor do Instituto Superior de Engenharia do Porto 2º Dia – 30 de junho de 2021 Ana Pinho – Investigadora Principal da Faculdade de Arquitetura da Universidade de Lisboa Paula Silva – Arquiteta e mestre em Arqueologia Paulo Lourenço – Professor Catedrático da Universidade do Minho Vasco Freitas – Professor Catedrático da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto 3º Dia – 1 de julho de 2021 Adalberto Dias – Professor Auxiliar da Faculdade de Arquitetura da Universidade do Porto Nuno Valentim – Professor Auxiliar da Faculdade de Arquitetura da Universidade do Porto Miguel Malheiro – Professor da Universidade Lusíada do Porto Samuel Torres de Carvalho -Professor da Escola Superior Técnica de Arquitetura de Madrid Aníbal Costa – Professor Catedrático da Universidade de Aveiro CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas ÍNDICE TEMA 1 - REABILITAÇÃO SÍSMICA Epi-Building - Serviço de caraterização dinâmica de edifícios para apoio ao desenvolvimento de relatórios de avaliação da vulnerabilidade sísmica ...................21 Rita Moura, Rita Bento Simulação numérica do reforço de uma ligação viga-pilar de edifícios industriais pré-fabricados em betão armado .............................................................31 Nádia Batalha, Hugo Rodrigues, Romain Sousa Humberto Varum Avaliação do comportamento sísmico de abóbadas de aresta com recurso a ensaios em plataforma sísmica ...........................................................41 Nicoletta Bianchini, Nuno Mendes, Paulo Candeias Chiara Calderini, Michela Rossi, Paulo B. Lourenço Geometric Characterization of Pre-code Masonry Buildings in Lisbon for Seismic Risk Assessment ......................................................................................47 Vasco Bernardo, Romain Sousa, Paulo Candeias Aníbal Costa, Alfredo Campos Costa Métodos expeditos para avaliação sísmica de edifícios de alvenaria com pavimentos rígidos ..............................................................................................53 Vasco Bernardo, Alfredo Campos Costa, Aníbal Costa, José Manuel Catarino Paulo Candeias Comparação da eficácia de algumas soluções de reforço sísmico de escolas de betão armado ........................................................................................63 Bruno Tomás, João M. C. Estêvão Seismic assessment and strengthening applied to heritage: an experimental study on rubble stone masonry walls ..............................................73 Madalena Ponte, Rita Bento, Andrea Penna 3D Model of a Pombaline Building: didactic models ...................................................79 Ana Margarida Fernandes, Ana Tomé, Carlos Sousa Oliveira Avaliação do impacto do sismo de 1969 nas escolas existentes no Algarve ...............89 João M. C. Estêvão, Carlos Esteves, Bruno Tomás, Carlos Sousa Oliveira Risco Património Partilhado na Amazónia Azul. Retrofit Projeto Gamboa de Baixo ...............................................................................99 Christiano Bomfim Ensaio em mesa sísmica de uma estrutura de taipa .................................................111 Daniel V. Oliveira, Antonio Romanazzi, Rui A. Silva, Paulo X. Candeias Alexandra Carvalho, Alfredo C. Costa, Paulo B. Lourenço Segurança sísmica das escolas do primeiro ciclo do ensino básico: Algarve versus Huelva ...............................................................................................119 João M. C. Estêvão, Antonio Morales Esteban, Carlos Sousa Oliveira Um contributo na temática dos riscos tecnológicos em ambiente urbano ...............127 Jorge Pinto, Vanessa Vasconcelos, Romeu Monteiro, Sara Tapa, Isabel Bentes Diagnóstico estructural ante los riesgos sísmicos de un inmueble patrimonial del siglo XIX en Morelia, Michoacán, México. ............................................................135 Beatriz Hadad Pérez, Eugenia María Azevedo Salomao, Guillermo Martínez Ruiz Rehabilitación post-sísmica y refuerzo estructural del Templo de Santa Mónica, Puebla, México. ...........................................................143 José Eduardo Carranza Luna, Gloria Carola Santiago Azpiazu, Romary Emireth Asención Ramiro, Monserrath Torbellín Hernández Aplicação de uma nova metodologia de ensaio à compressão in-situ de paredes de alvenaria de pedra para determinação das suas propriedades mecânicas .........155 Rui Silva, António Arêde, Patrício Rocha, Celeste Almeida Avaliação experimental da resposta cíclica uniaxial e biaxial de pilares de betão armado reforçados com CFRP ...................................................................................165 José Melo, António Arêde, Humberto Varum, Patrício Rocha Ensaios de compressão diagonal em paredes resistentes reforçadas com revestimentos armados .....................................................................................175 Ana Isabel Marques, João Gomes Ferreira Paulo Xavier Candeias, Maria do Rosário Veiga Seismic Vulnerability of a 19-story RC building in Setubal as a form to calibrate the seismic action of the 1969 earthquake ............................................185 Ana Luísa Vieira, Carlos Sousa Oliveira, Mário Lopes Seismic Vulnerability of a Late ‘’Placa’’ Building ......................................................195 Pedro Miguel Beirão Correia, Carlos Sousa Oliveira Procedimentos estáticos não lineares para a avaliação sísmica de edifícios com estrutura em alvenaria não reforçada: questões em aberto e soluções ...........205 Ana Simões, Rita Bento Elementos singulares apoiados em fachadas de edifícios tradicionais: comportamento sísmico em zonas de baixa sismicidade e análise da sua vulnerabilidade ..........................................................................................................215 André Lopes, Alexandre Costa, João Miranda Guedes, João Sampaio, Vitor Silva Desenvolvimento de curvas de fragilidade à acção sísmica para construções tradicionais de Liège, Bélgica ...................................................................................225 Alexandre A. Costa, Jérôme Pirmez, João Pacheco de Almeida Avaliação de vulnerabilidade e projeto de consolidação do Palácio de Belém ........235 Pedro Vaz, Bárbara Massapina Vaz Comportamento de pilares ocos para estados limite de dano sísmico - custos diretos de reabilitação .................................................................................245 Pedro Delgado, Naiara Silva, Mário Marques, António Arêde Avaliação experimental de soluções de reforço sísmico para paredes de alvenaria de enchimento ................................................................253 André Furtado, António Arêde, José Melo, Hugo Rodrigues, Humberto Varum Shear Strength of Cement Mortar Masonry Walls - Experimental Assessment through Diagonal Compression Test ............................257 Armando Demaj, António Sousa Gago, João Gomes Ferreira, Ana Isabel Marques CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas TEMA 2 -REABILITAÇÃO DO PATRÍMÓNIO Aldeias Avieiras do Tejo – O Patacão de Cima ...........................................................269 Jorge Mascarenhas, Lurdes Belgas, Fernando G. Branco Estratégias de apoio à manutenção preditiva em edifícios existentes ......................275 Raquel Matos, Hugo Rodrigues, Pablo Benitez, Aníbal Costa Alfredo Rocha, Fernanda Rodrigues O BIM no apoio à definição da criticidade de anomalias em edifícios existentes ......283 Raquel Matos, Fernanda Rodrigues, Hugo Rodrigues, Aníbal Costa Propostas de Melhoramento do Comportamento Mecânico de Paredes Antigas de Granito do Porto ...................................................................291 Celeste Almeida, João Miranda Guedes, António Arêde, Aníbal Costa Análise do avanço da carbonatação em estrutura de concreto dos túneis urbanos Prefeito Marcello Alencar e Rio450, Rio de Janeiro - RJ. ................297 Marcelle Fernandes da Costa, Daniela Berkes Antunes, Amaro Francisco Codá dos Santos A envolvente construtiva de edifícios de habitação social na Beira Interior e os desafios das alterações climáticas ....................................................................307 Pedro Isaac Brandão, João C. G. Lanzinha Transformação e continuidade ..................................................................................317 Graça Correia Ragazzi Reabilitação do Património Escolar: (Re)condução na Contemporaneidade do Legado Pedagógico .................................327 André Santos, Catarina Albuquerque, Mariana Peneda Utilização de injeções de resina Epóxi como método de reparo em sistema de revestimento de fachadas com presença de manifestações patológicas como: falta de aderência e som cavo .....................................................337 Guilherme Alves Correa, Marcus Daniel Friederich Dos Santos Rogério Cattelan Antocheves Lima, Yuri dos Santos Tatim Filho Significado cultural na Paisagem Histórica Urbana no Vale de Massarelos: a perceção das comunidades ...............................................347 Laís Reis Pettinati, Teresa Cunha Ferreira, Teresa Portela Marques Conservação e reabilitação de elementos escultóricos de cimento/betão armado. Casos práticos de intervenção ...................................................................................357 Esmeralda Paupério, Xavier Romão, Nelson Vila Pouca, Vasco Peixoto de Freitas Avaliação do estado de tensão real de paredes de alvenaria de pedra com recurso a macacos planos .................................................................................367 Rafael J. G. Serra, Fernando F. S. Pinho, Válter J. G. Lúcio Resistência à compressão de paredes de alvenaria de pedra. Comparação de resultados obtidos com macacos planos e em compressão axial ...375 André F. L. Saraiva, Fernando F. S. Pinho, Válter J. G. Lúcio Propuesta teórico-metodológica para la rehabilitación y reutilización de bienes culturales inmuebles ........................................................381 Eugenia Maria Azevedo Salomao, Luis Alberto Torres Garibay Estudos multidisciplinares do património cultural: caracterização arquitectónica, iconografia e diagnóstico de anomalias de pinturas murais dos séculos XV e XVI da Igreja de Vila Marim (concelho de Vila Real) .......................391 Eunice Salavessa, Said Jalali, José Aranha, Luís Sousa, Nelson Duarte O desafio da preservação de valores culturais das Casas Gandaresas .....................401 Alice Tavares, Aníbal Costa, Inês Pereira, Maria José Feitosa Sistema de inspecção de edifícios com base em conhecimento especializado: Metodologia de desenvolvimento de uma aplicação informática ..............................415 Clara Pereira, João N. Silva, Ana Silva, Jorge de Brito, José D. Silvestre Sistema de inspecção de edifícios com base em conhecimento especializado: Perspectiva de utilização em trabalho de campo via aplicação informática .............415 Clara Pereira, João N. Silva, Ana Silva, Jorge de Brito, José D. Silvestre Metodologia para uma Reabilitação integrada. O caso de estudo do Museu de Arte Osório Cesar – A reabilitação de um edifício e o seu impacto urbano. .....................425 Dr. Pier Paolo Bertuzzi Pizzolato, Doutora Alice Tavares Costa Doutor Aníbal Guimarães da Costa, Rodrigues Gondim Revestimentos de edifícios do séc. XX premiados com o Prémio Valmor de Arquitetura. Caracterização e Diagnóstico com vista à sua conservação ................435 Luís Almeida, António Santos Silva, Maria do Rosário Veiga, José Mirão Paredes de tabique submetidas à compressão vertical – Proposta de ensaio in situ e interpretação dos resultados obtidos ........................439 José Padrão, Rui Silva, António Arêde, João Miranda Guedes Metodologia de reabilitação integrada para a proteção da Casa Gandaresa de Mira, Vagos e Cantanhede .....................................................443 Alice Tavares, Aníbal Costa, Dina Ramos, Carlos Costa, Ana Malta Cartas Municipais de Património: reflexões no âmbito da revisão dos Planos Diretores Municipais do Porto e Matosinhos .............................................................447 Clara Pimenta do Vale, Teresa Cunha Ferreira, Rui Fernandes Póvoas Joaquim Teixeira, Carlos Eduardo Barroso Tipologias Estruturais dos Tetos em Estuque Portugueses. Estado da Arte e Relevância para a Reabilitação e Restauro ...............................................................455 Rebecca Reis, Martha Tavares, Eduarda Vieira Reflexão sobre as vedações no Vale do Baixo Tâmega ..............................................459 Jorge Pinto, Cristina Reis, Manuel Braz Cesar, Ricardo Bento Structural Assessment of the Barrô Romanesque Church .......................................469 Daniel V. Oliveira, Bledian Nela, Eduarda Vila-Chã, Nilma Muñiz Pablo Bañasco, Pratik N. Gajjar O pavilhão da Casa da Pesca da Quinta de Recreio dos Marqueses de Pombal: Caracterização físico-química dos rebocos exteriores e recomendações para a sua conservação .............................................................................................473 Maria Rosário Veiga, António Santos Silva, Ana Rita Santos CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Conservação do Património em Betão. Definição de argamassa de restauro para a Piscina das Marés, em Leça da Palmeira, de Álvaro Siza ..............................477 Judite Miranda, Jónatas Valença, Hugo Costa, Eduardo Júlio Análise do comportamento de argamassas de cal aérea aplicadas em suportes de tijolo maciço e pedra calcária ....................................................................................481 Isabel Torres, Inês Flores-Colen, João Braz, Poliana Bellei Caracterização e Reabilitação de Coberturas Tradicionais com Estrutura de Madeira: Revisão Bibliográfica .....................................................487 Rafaela Mateus, Mariana Neto, Íris Coutinho, Dulce Henriques Estratégias e técnicas de observação e caracterização de coberturas tradicionais: caso de estudo em Viseu ..............................................495 Catarina P. Mouraz, J. Mendes Silva, Ricardo M.S.F. Almeida Construção em Calcário em Terras de Sicó: uma abordagem pedagógica ...............499 J. Mendes Silva, Lídia Gil Catarino, Vanessa P. Almeida, Catarina P. Mouraz Experimentação de técnicas de luta a umidade ascensional e cristalização de sais em alvenarias de terra no Brasil. O projeto de conservação e restauro e sua contextualização. ...................................509 Mario Fundarò A Vida das Formas, Da Estação de Caminhos de Ferro do Lubango à Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre no Porto ................519 Marta Moreira, Rita Furtado, Nuno Valentim, Nuno Ferrand Ações de estudo e valorização do património megalítico de Vouzela (Viseu). O projeto de reabilitação da Anta da Lapa da Meruje ................................................529 António Faustino Carvalho, Aníbal Costa Argamassas e ligantes do Mercado do Bolhão e Teatro Nacional de São João no Porto – variabilidade e implicações para a sua reabilitação ............533 Luís Almeida, António Santos Silva, Cristiano Figueiredo, Sara Moutinho Slávka Andrejkovičová, Clara Pimenta do Vale, Maria do Rosário Veiga Alice Tavares Costa, Ana Velosa Argamassas de Tabique no Norte de Portugal ..........................................................537 Albino Estelita Costa, Ana Velosa Quinta de Crasto, Vairão – Construção e contexto ....................................................545 Rita Faro Novais, Nuno Valentim Lopes Paulo Farinha Marques, Nuno Ferrand de Almeida Contributos para o conhecimento do Património Arquitetónico Português-Brasileiro e medidas para a sua salvaguarda para análises multicritério ........................................................................................555 Alice Tavares, Maria Rita Amoroso, Aníbal Costa TEMA 3 -PROJETO Avaliação do comportamento dinâmico de uma ponte pedonal ...............................561 Liana Sombrio Ostetto, Hugo Filipe Pinheiro Rodrigues, Paulo Alexandre Lopes Fernandes Transformação do Edifício Escolar 3X3: Requalificação, Evolução e Inovação ..........571 André Santos, Mariana Peneda, Catarina Albuquerque Orla Conde, a ligação entre o MAR (Museu de Arte do Rio) e o AquaRio: análise do projeto edificado. ......................................................................................581 Alessandra de Figueiredo Tarcsay, Luciana Nemer Diniz Propostas de Ampliação em Altura. O Exemplo da Casa Cedo, Porto. ......................591 Beatriz Abreu, Eduarda Remisio, Francisca Freitas, Bárbara Peixoto Filipa Serino, Ana Abreu, André Maia, Carlos Campos, Catarina Moreira, Francisca Meireles, Raquel Fernandes, Jorge M. Branco Solução Habitacional Simples para (re)construção em situações sísmicas .............605 Leandro Di Gregorio, Gustavo Guimarães, Marina Tenório, Daniel F. Lima Assed Haddad, Fernando Danziger, Graziella Jannuzzi, Sérgio Santos, Silvio Lima Comparação entre a antiga regulamentação Portuguesa de estruturas (RBA) e os modernos Eurocódigos na avaliação estrutural de duas estruturas de betão armado ........................................................615 Rui Silva, Nelson Vila Pouca, Xavier Romão, Esmeralda Paupério Reabilitação de edifício de habitação no centro histórico do Porto: Calibração do modelo de simulação dinâmica com base na monitorização térmica ..625 Alexandre Soares dos Reis, Petra Vaquero, Marta Ferreira Dias Alice Tavares, Aníbal Costa, Jorge Fonseca Subcobertura de alto desempenho em telhado histórico no Antigo Asilo Barão do Amparo em Vassouras/RJ .................................................629 Thiago Thuler Barbeito, Janaína Rombaldi Genaro, Eduardo Linhares Qualharini A Reabilitação Predial no contexto das Smart Buildings ..........................................639 Luiz Henrique Costa Oscar, Maiane Ramos da Silva, Eduardo Linhares Qualharini Comportamento à flexão de painéis sanduíche híbridos FRC-GFRP/PUR ................649 Tiago Silva, Luís Correia, José Sena Cruz, Eduardo Pereira Isabel Valente, Joaquim Barros Dimensionamento de sistemas de reforço à flexão em FRP para estruturas de betão segundo as recomendações do fib Bulletin 90 ............................................659 Joaquim A. O. Barros, Fábio P. Figueiredo, Amir Hossein Mohammadi, Shoaib Ahmed Estudo do Comportamento Estrutural de “Abobadilhas” Alentejanas Através de Ensaios de Carga .....................................................................................673 João Rei, António Sousa Gago Modelos de Gestão e Organização de Obras de Reabilitação do Edificado ................677 Hipólito de Sousa, Pedro Mêda, Diego Calvetti Livraria Lello – Inspecção e diagnóstico estrutural ..................................................685 Valter Lopes, Tiago Ilharco, Nuno Monteiro, Alexandre A. Costa Causas, prevenção e reparação da corrosão de armaduras em betão armado à luz da norma NP EN 1504 ..........................................................689 Catarina Santos, Rafael Anjos, Paulo Cachim CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Reabilitação energética de edifícios comerciais baseada na metodologia BIM. Contributo de sistemas de climatização na redução de emissões de CO2 ................697 Rodrigo Betim, Maria João Falcão Silva, Fernando F. S. Pinho Análise do comportamento mecânico de pequenas paredes de alvenaria reabilitadas com perfis de polímeros reforçados com fibras de vidro (GFRP) após ensaio de compressão axial .............................................................................705 Eduardo Spessatto, Dener Silveira da Silva, Helena Somer Maccarini Aline Eyng Savi, Jorge Henrique Piva, Elaine Guglielmi Pavei Antunes Análise do comportamento mecânico de vigas de concreto armado reparadas com polímeros reforçados com fibra de vidro (GFRP) após ensaio de flexão ...........713 Amarildo Ribeiro Cardoso Junior, Dener Silveira da Silva, Aline Eyng Savi Augusto Wanderlind, Jorge Henrique Piva, Elaine Guglielmi Pavei Antunes Reabilitação adaptativa de caixilharias - Três Projectos ...........................................723 Juliano Ribas, Nuno Valentim Projecto de reabilitação do Mercado do Bolhão: estratégias políticas e arquitectónicas 1990-2020 ....................................................729 Rita Machado Lima, Nuno Valentim Lopes Inspecção e Diagnóstico Estrutural no apoio à reconversão arquitectónica do Palacete IAP em sede da Santa Casa da Misericórdia do Porto ..........................739 Bruno Quelhas, André Camelo, Margarida Barbosa, Tiago Ilharco Supremo Tribunal de Justiça – Intervenção de reabilitação nas fachadas e coberturas ............................................749 Tiago Ilharco, João Miranda Guedes, Joana Leandro Vasconcelos, Arlindo Begonha Casas da Alta - Rua José Falcão, Coimbra – Intervenção de reabilitação .................757 Valter Lopes, Tiago Ilharco, Filipe Coelho Convento da Ordem de Cristo, Tomar – Substituição do pilar da Sala da Procuradoria .......................................................767 João Miranda Guedes, Alexandre Costa, Jorge Soares, José Ricardo, Joel Claro Reabiltação e ampliação do conjunto arquitectónico do Seminário Maior de Coimbra ................................................................................777 Bruno Quelhas, Jorge Soares, Valter Lopes, Alexandre Costa, Ilya Semionoff Mosteiro de S. Dinis e S. Bernardo, Odivelas. Reabilitação e Conservação dos Claustros. ..............................................................781 Maria Fernandes, Albertina Rodrigues, Antónia Tinturé, Carolina Nunes da Silva Estabilizar, consolidar e conservar. Intervenção na Capela de Nossa Senhora da Conceição, Guimarães .......................789 Miguel Malheiro, Aníbal Costa, Augusto Costa Convento de Cristo – Projecto aCCesso ....................................................................799 Luísa Cortesão, Carolina Nunes da Silva Energy retrofit of traditional building with high thermal comfort and indoor air quality requirements ............................................................809 Rui Oliveira, António Figueiredo, Tiago Silva, José Lapa, Claudino Cardoso Paulo Frutuoso 18 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 1 - Reabilitação Sísmica 19 20 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Epi-Building - Serviço de caraterização dinâmica de edifícios para apoio ao desenvolvimento de relatórios de avaliação da vulnerabilidade sísmica Rita Moura Teixeira Duarte, Engenharia e Construções, S.A.; [email protected] Rita Bento CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa; [email protected] RESUMO O Epi-Building corresponde a um serviço de assessoria técnica que a Teixeira Duarte, Engenharia e Construções SA e o Instituto Superior Técnico (IST) se propõem prestar aos projetistas de estruturas, contribuindo para o desenvolvimento de relatórios de avaliação de vulnerabilidade sísmica. Este serviço é relevante essencialmente para o estudo de edifícios complexos e irregulares, em que o conhecimento dos materiais, a caraterização dinâmica da estrutura e a calibração dos modelos numéricos exige um esforço significativo e são cruciais para a fiabilidade dos modelos numéricos a desenvolver. Esta iniciativa surge na sequência do Epi-Cidade, projeto de ID&I promovido pela Teixeira Duarte e que contou com a participação do IST, LNEC, Universidade do Minho e Universidade de Génova (Itália). No Epi-Cidade foram analisados casos de estudo e calibrados modelos numéricos a partir de campanhas de ensaios de medição de vibrações nas estruturas sujeitas apenas ao ruido ambiente, que permitiram estimar, entre outros resultados, as caraterísticas dinâmicas globais da estrutura (frequências naturais, configurações modais e amortecimentos modais equivalentes) e assim extrapolar valores médios para as caraterísticas mecânicas dos materiais constituintes. Esta prestação de serviço irá promover transferência de conhecimento, funcionando na interface entre as universidades e os projetistas de estruturas e será relevante no novo contexto da regulamentação nacional, com a entrada em vigor do Decreto-Lei nº 95/2019, de 18 de julho, que estabelece o regime aplicável à reabilitação de edifícios ou frações autónomas, e dos diplomas legais que o decreto enquadra. Os exemplos dos trabalhos mais relevantes desenvolvidos pelo IST e a Teixeira Duarte, Engenharia e Construções SA são apresentados neste artigo. PALAVRAS-CHAVE: Caraterização Dinâmica; Testes de Vibração Ambiental; Avaliação Sísmica; Vulnerabilidade Sísmica 21 22 1 INTRODUÇÃO A caraterização dinâmica experimental é uma técnica de ensaios cada vez mais utilizada na engenharia civil. As aplicações mais frequentes dos resultados destes ensaios são: (i) a calibração do modelo numérico de edifícios a utilizar para avaliação estrutural e dimensionamento de soluções de reforço; e (ii) monitorização do desempenho estrutural observando alterações do seu comportamento dinâmico ao longo do tempo. Existem muitas referências na literatura de testes de vibração ambiente realizados com o objetivo de proceder à caraterização dinâmica de edifícios, pontes, etc.. [1-4], mas apenas algumas delas fornecem uma visão completa do comportamento dinâmico do edifícios antes e depois das intervenções de reabilitação [5-7]. Este artigo apresenta os resultados da caraterização dinâmica experimental de dois casos de estudo: (i) um edifício residencial de betão armado (BA) com 15 pisos construído na década de 1990, em Setúbal, zona de elevado risco sísmico [8]; (ii) o Palácio Nacional de Sintra, uma estrutura complexa composta por vários edifícios de alvenaria, um dos mais antigos Palácios existentes em Portugal, assente em fundações Árabes [9]. A experiência adquirida no Epi-Cidade e noutros projetos de investigação, conduziu ao Epi-Building, um serviço de assessoria técnica que a Teixeira Duarte, Engenharia e Construções SA e o Instituto Superior Técnico (IST) se propõem prestar aos projetistas de estruturas, contribuindo para o desenvolvimento de relatórios de avaliação de vulnerabilidade sísmica. Este serviço é relevante essencialmente para o estudo de edifícios complexos e irregulares, em que o conhecimento dos materiais, a caraterização dinâmica da estrutura e a calibração dos modelos numéricos exige um esforço significativo e são cruciais para a fiabilidade dos modelos numéricos a desenvolver. Para a caraterização dinâmica experimental são utilizados acelerómetros de grande sensibilidade (80 V/g) do tipo force-balance com resposta dinâmica entre DC e 200 Hz: seis acelerómetros modelo EpiSensor ES-U2 (sensor uniaxial) e um acelerómetro modelo EpiSensor ES-T (sensor triaxial) da Kinemetrics Inc. Os acelerómetros são ligados, por meio de cabos de transmissão de sinal tipo Belden, a um sistema central de aquisição de dados modelo Granite da Kinemetrics Inc. de 36 canais. O sistema constituído pelos acelerómetros e sistema de aquisição é controlado através do programa Rockhound (Kinemetrics Inc., 2012) instalado num computador portátil. Todo o equipamento utilizado nestes testes de vibração ambiental pertence à empresa Teixeira Duarte, S.A. 2 CASO DE ESTUDO 1: EDIFÍCIO RESIDENCIAL DE BA COM 15 PISOS O edifício residencial localiza-se na Praceta Afonso Paiva, nº 13, em Setúbal. É um edifício residencial com 12 pisos elevados e 3 caves. A altura total do edifício é de 45,2 m, com média de 2,8 m entre pisos. O edifício tem uma planta retangular com dimensões na base de 30,7 m e 23,1 m. Os pisos elevados têm 25,1 m de comprimento e 22,4 m de largura, com posição excêntrica em relação à base. A estrutura do edifício é constituída por pórticos em betão armado dispostos nas duas direcções. A estrutura dos pisos e da cobertura é constituída por lajes maciças vigadas em betão armado, com 0,14 m de espessura. As vigas na generalidade com secções de 0.25m x 0.50m a 0.60m. Os pilares tem secções rectangulares de 0.25m x 0.40m a 1.20m, sendo que a armadura de alguns pilares reduzia nos pisos mais elevados ( a partir do 7º e 10º pisos). A estrutura não dispunha de elementos verticais do tipo parede resistente em betão armado, sendo as caixas de escadas e de elevadores constituídas por panos de alvenaria de tijolo furado leve. A solução de reforço sísmico adotada teve como objetivo resolver o deficite de capacidade resistente dos elementes verticais face à acção símica. A laje de fundação (ensoleiramento geral) em betão armado tem espessura de 0,80 m. Os muros de contenção periférica (cave) em betão armado têm 0,25 m de espessura. De referir que o edifício sofreu danos e colapso parcial, nos últimos três pisos, após a explosão do acidente ocorrido em novembro de 2007. A Autoridade Nacional de Proteção Civil contratou a Teixeira Duarte, SA para uma intervenção de urgência, para consolidação estrutural do edifício [13], e o LNEC para a executar a primeira avaliação estrutural. Este estudo incluiu a análise do projeto estrutural, inspeções ao edifício e ensaios de vibração ambiental para estimar as caraterísticas dinâmicas do edifício. 23 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Os testes de vibração ambiental foram realizados antes e depois da intervenção de reforço do edifício. Os ensaios iniciais foram realizados pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) em 2007, e os ensaios após o reforço estrutural foram realizados no âmbito do projeto de investigação da Teixeira Duarte “Epi-Cidade”, que contou com a participação do Instituto Superior Técnico (IST), em 2014. Os primeiros testes foram realizados para calibrar o modelo numérico do edifício que permitiu avaliar a vulnerabilidade sísmica do edifício e conceber as soluções de reforço necessárias. As soluções incluíram: (i) a construção de um núcleo de elevador em betão armado (o pré-existente era em paredes de alvenaria) com 0,20 m de espessura; (ii) o reforço das vigas e pilares em betão armado acima do 7º piso com perfis metálicos (cantoneiras e chapas) e (iii) o reforço das paredes exteriores de alvenaria com bandas de fibra de carbono. A Figura 1 mostra o edifício após a explosão e após as obras de reforço. a) b) Figura 1: Foto do edifício a) após a explosão em novembro de 2007 e b) após as obras de reforço (vista oeste). Os ensaios foram repetidos após a conclusão da intervenção de reforço estrutural, permitindo quantificar as alterações nas caraterísticas dinâmicas da edificação e verificar se estas estavam de acordo com as previstas pelo modelo numérico [8]. Neste edifício, os acelerómetros foram colocados no nível do piso e fixados em placas de aço (Figura 2 a). Essas placas permitiram o correto posicionamento e nivelamento dos sensores evitando o uso de outras medidas de fixação à estrutura que pudessem danificar os acabamentos do edifício. a) b) b) Figura 2: a) Acelerómetro EpiSensor ES-U2 fixado na placa de aço; b) posição do EpiSensor ES-T no telhado (sensor de referência); c) posição do EpiSensor ES-U2 em pisos regulares (sensores móveis); d) Modelo 3D do edifício com 4 configurações de teste. 24 Os eixos dos acelerómetros foram orientados nas direções X, Y e Z, conforme mostrado na Figura 2 b). A direção X é paralela às fachadas principais do edifício (direção Norte-Sul) e a direção Y paralela às paredes laterais (direção Este-oeste). A campanha de teste incluiu um total de 4 configurações. Os arranjos e a posição dos acelerómetros foram condicionados pelo comprimento dos cabos e pela possibilidade de acesso aos diferentes apartamentos. O acelerómetro triaxial (EpiSensor ES-T) foi colocado, em todas as montagens, no nível da cobertura constituindo o sensor de referência. Os seis acelerómetros uniaxiais (EpiSensor ES-U2) foram colocados nos restantes andares na seguinte sequência: dois acelerómetros próximos do centro geométrico do edifício - núcleo de betão armado - dispostos nas direções perpendiculares X e Y; um acelerómetro no canto do edifício (dentro dos apartamentos A e D) dispostos na direção Y (Figura 2c). Os acelerómetros no canto do edifício foram posicionados na direção Y para caraterizar melhor o comportamento do edifício nesta direção, que foi o principal objeto das soluções de reforço adotadas. A Figura 2 d) mostra a posição dos acelerómetros no edifício. Com esta instrumentação foi possível medir simultaneamente a resposta do edifício ao nível da cobertura e em dois pisos regulares. As configurações de ensaio abrangem quase todos os pisos residenciais, nomeadamente, do 3º ao 8º pisos e do 10º ao 12º pisos. A escolha dos pisos e apartamentos resultou da disponibilidade dos proprietários. Foram realizados dois registros de 10 minutos (600 segundos) em cada configuração de teste com uma frequência de amostragem de 200 Hz. As quatro configurações de ensaio realizadas implicaram em uma grande quantidade de dados que precisaram de ser processados com procedimentos analíticos adequados, exigindo métodos de cálculo automáticos. Para tanto, foi utilizado o programa ARTeMIS Modal Pro - Ambient Response Testing and Modal Identification Software [10] para estimar as frequências fundamentais, formas modais e coeficientes de amortecimento da edificação. O primeiro passo foi a definição da geometria do edifício, usando os nós, elementos de pórticos e superfícies. Posteriormente, as medidas dos quatro setups foram inseridas na posição adequada no edifício. O passo seguinte consistiu no processamento dos sinais, nomeadamente, com: (i) eliminação do offset; (ii) decimação com reamostragem para frequências entre 0 e 25 Hz; e (iii) filtro low-pass com largura de banda de ordem 8. No que diz respeito à estimativa da densidade espectral, foi definida uma resolução de 211 (2048 pontos) entre zero (DC) e a frequência de Nyquist, com sobreposição de 66% na janela de Hanning para reduzir os efeitos de vazamento. A metodologia utilizada na identificação modal consistiu na aplicação do método da Decomposição no Domínio da Frequência (FDD) para obter as frequências fundamentais e formas modais e a Decomposição no Domínio da Frequência Aprimorada (EFDD) que fornece adicionalmente uma estimativa do amortecimento. Os métodos de análise no domínio da frequência analisam e relacionam a resposta da estrutura medida em diferentes pontos com base na transformação dos sinais para o domínio da frequência através do algoritmo Fast Fourier Transform (FFT). Esses métodos assumem que: (i) as forças de excitação podem ser definidas como um sinal de white noise; (ii) o amortecimento do edifício é baixo; e (iii) as formas modais com frequências próximas são ortogonais. Esses métodos também são chamados de métodos de seleção de pico, uma vez que as frequências de vibração são identificadas através dos picos de amplitude da função densidade espectral. Por limitação da extensão deste artigo, uma vez que os resultados de caraterização dinâmica obtidos para o edifício antes e após o reforço são apresentados em [8], optou-se por apresentar apenas os resultados de caraterização dinâmica obtidos para o edifício após o reforço. A partir dos ensaios de vibração ambiental realizados em julho de 2014, após o reforço sísmico [13], foi possível identificar 5 modos de vibração do edifício. O primeiro modo corresponde à translação da estrutura predominantemente na direção Y (Figura 3, esquerda) - f = 1,65 Hz ,= 1,6%. Os andares superiores vibram como um todo na mesma direção, sem pontos de inflexão. A deformação é acompanhada pelo movimento harmônico da estrutura nos andares inferiores. É importante referir que as vigas e pilares de betão armado foram reforçados com perfis metálicos (cantoneiras e chapas) acima do 7º andar. O primeiro modo de translação na direção X está ilustrado na Figura 3 (direita) - f = 1,81 Hz, ξ = 1,3%. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 3: Modo 1ª translação: Direção Y (esquerda) e Direção X (direita) 5.3 Comparação dos resultados As frequências de vibração fundamentais do edifício antes e depois do reforço sísmico são da mesma ordem de magnitude (Tabela 1). Tabela 1 – Valores de frequências, modos de vibração fundamentais experimentais e coeficiente de amortecimento, antes e após o reforço Ainda assim, é importante destacar alguns pontos relacionados às condições em que os dois testes foram realizados. Nomeadamente, após a explosão, o edifício foi submetido a obras de carácter provisório para garantir a estabilidade da estrutura. Foi colocada uma treliça metálica sobre a cobertura do edifício para suspender os pisos danificados e garantir a segurança dos trabalhadores. Esta área foi reconstruída com estrutura metálica e mista, foram colocadas vigas metálicas em todos os andares para escoramento, transferindo as cargas dos pisos superiores para a fundação. Como resultado dessas intervenções de consolidação estrutural, o edifício foi submetido a cargas temporárias que contribuíram para a massa e rigidez geral da estrutura e, consequentemente, influenciaram os valores de frequências determinados pelos testes de vibração ambiental antes do reforço. Por outro lado, os ensaios de vibração ambiental realizados após o reforço foram realizados com o prédio em operação. O facto de não ter sido possível esvaziar o edifício ou limitar a sua utilização também influenciou nas caraterísticas dinâmicas estimadas. Além disso, a partir dos ensaios após o reforço sísmico não foi possível determinar o 2º modo de translação na direção X. Isso pode estar relacionado com a configuração selecionada, já que a maioria dos sensores foram orientados na direção Y. Comparando o comportamento dos edifícios antes e depois do reforço, as acelerações espectrais a que as estruturas estariam sujeitas são as mesmas. No entanto, após o reforço sísmico, o edifício apresenta elementos estruturais com maior capacidade resistente, que contribuem para um melhor desempenho sísmico da estrutura. Por ultimo, o amortecimento modal estimado, antes e depois do reforço, é ligeiramente inferior ao esperado para edifícios de betão armado, que normalmente está entre 2% e 5%. Ainda assim, os valores obtidos em ambos os testes são da mesma ordem de magnitude. Esse resultado era esperado, uma vez que a estimativa dos coeficientes de amortecimento através da análise modal experimental, é geralmente pouco precisa de modo, mesmo que existam pequenas diferenças, não podem ser capturadas. 25 26 3 CASO DE ESTUDO 2: PALÁCIO NACIONAL DE SINTRA O Palácio Nacional de Sintra é uma estrutura complexa, composta por diferentes edifícios de alvenaria (unidades estruturais, corpos) ligados entre si, tal como identificado na Figura 4. A construção do Palácio evoluiu ao longo de várias eras e reinados (Figura 4, esquerda). Figura 4: Planta do Palácio Nacional de Sintra com identificação das várias fases construtivas do mesmo e as respetivas salas que o caraterizam [11] (Esquerda). Planta do Palácio (fotografia / Teixeira Duarte) (Direita) Uma campanha de testes para a identificação dinâmica com o recurso à vibração ambiental, foi realizada em alguns dos corpos do Palácio, escolhidos pela sua importância estrutural, histórica e danos existentes [9] – Figura 5. A determinação do comportamento dinâmico das estruturas permite obter as frequências e os modos de vibração e permite calibrar os modelos numéricos. Para geometrias mais complexas, como as chaminés, foi inicialmente desenvolvido um modelo numérico no programa SAP2000 (2015) [12] para ajudar a definir as posições dos sensores e o número de set-ups. A partir das configurações modais, obtidas a partir das análises modais desenvolvida com o modelo numérico preliminar, os pontos com os maiores deslocamentos para os primeiros modos fundamentais foram escolhidos para a localização dos acelerómetros (sensores). Figura 5 – Testes de vibração ambiental (fotografia / Teixeira Duarte). De forma a obter uma adequada caraterização dinâmica dos diferentes edifícios foi necessário dispor os acelerómetros em diferentes níveis e posições em planta. Para cada edifício, a distribuição dos acelerómetros foi condicionada pelo seu número, comprimento dos cabos ao sistema central de aquisição e CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas constrangimentos físicos do edifício, nomeadamente na ligação entre pisos e no acesso ao interior das partes/pisos do edifício. Todo o trabalho de campo realizado teve sempre o apoio de dois técnicos da empresa Teixeira Duarte, S.A e, sempre que necessário, de uma equipa de alpinistas profissionais. Os sensores foram fixos às paredes ou aos pisos e houve sempre um cuidado muito grande em garantir o seu alinhamento (ilustrado na Figura 5 (central, em baixo) onde foi necessário recorrer-se a cunhas de madeira, fixas ao pavimento e à chapa de apoio do acelerómetro). Os valores de frequências em cada direção e o modo de vibração fundamental, obtidos experimentalmente - programa ARTeMIS Modal Pro [10] para os diferentes edifícios, estão apresentados na Tabela 2 e na Figura 6, respetivamente. Na Figura 6 estão ainda identificadas as posições dos acelerómetros (as setas, em cada edifício, correspondem à posição e direção dos sensores). Em relação aos resultados dos ensaios de identificação dinâmica realizados, é de realçar que os diferentes corpos apresentam o comportamento esperado, por exemplo: a capela, a construção de Bonet e o edifício com a sala dos Cisnes apresentam um primeiro modo de vibração semelhante ao de uma viga simplesmente apoiada; no edifício manuelino, o canto do meio apresenta os maiores deslocamentos; e a chaminé norte tem quase todos os movimentos impedidos até uma certa altura, devido à restrição da capela e à alta rigidez das paredes da cozinha. Tabela 2 – Valores de frequências e modos de vibração fundamentais experimentais, em cada direção e para os diferentes edifícios. Figura 6 – Primeiro modo de vibração obtido pelos ensaios experimentais do corpo: a) Manuelino, b) Sala dos Cisnes, c) Cozinha e chaminés, d) Capela, e) Bonet e f) Brasões. 27 28 6. CONCLUSÃO O teste de vibração ambiente é uma forma eficaz e não destrutiva de identificar as caraterísticas dinâmicas dos edifícios existentes. Tem interesse para a calibração dos modelos numéricos usados para a avaliação sísmica de edifícios existentes e para a validação de soluções de reforço. É importante aumentar o número de ensaios de vibração ambiental em estruturas de engenharia civil de forma a desenvolver uma base de dados de valores de referência de tipologias de edifícios. As propriedades dinâmicas do edifício de betão armado apresentado neste artigo foram estimadas com base em ensaios de vibração ambiente realizados antes e depois do reforço sísmico. Foi possível captar os principais parâmetros modais do edifício. Verificou-se que as variações das frequências de vibração decorrentes do reforço sísmico são mínimas; isto deveu-se principalmente às condições em que ambos os testes, antes e depois do reforço, foram realizados. Os testes de vibração ambiental desenvolvidos no Palácio Nacional de Sintra foram cruciais para o desenvolvimento dos modelos numéricos que permitiram caraterizar o desempenho sísmico do Palácio. Só deste modo foi possível obter modelos numéricos calibrados, de forma a proceder à avaliação da segurança estrutural. REFERÊNCIAS [1] Oliveira C.S. and Navarro M., “Fundamental periods of vibration of RC buildings in Portugal from in-situ experimental and numerical techniques”, International Journal of Bulletin Earthquake Engineering, 8, 609-642, 2010. [2] Ivanovic S.S., Trifunac M.D., and Todorovska M.I., “Ambient vibration tests of structures – A review”, Bulletin of the Indian Society of Earthquake Technology, 37 (4), 165-197, 2000. [3] Gentile C. and Saisi A., “Ambient vibration testing of historic masonry towers for structural identification and damage assessment”, Construction and Building Materials, 21 (6), 1311-1321, 2005. 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[11] Silva, A., Bento, R. 2020: “Uma abordagem Multidisciplinar para a Avaliação Sísmica do Edifício dos Brasões, Palácio Nacional de Sintra”, “A Multi-Disciplinary Approach to the Seismic Assessment of the Brasões Building, National Palace of Sintra”, Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Série III, nº 14, 97-110. [12] Computer and Structures Inc., “CSI SAP2000 18.2.0,” Berkeley, 2015. [13] Moura, R., Edifício sinistrado por explosão de gás em Setúbal - Consolidação estrutural e reforço sísmico , REPAR 2010, Lisboa, Portugal CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 29 30 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Simulação numérica do reforço de uma ligação viga-pilar de edifícios industriais pré-fabricados em betão armado Nádia Batalha CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia (FEUP), Universidade do Porto, Portugal, [email protected] Hugo Rodrigues RISCO, Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Romain Sousa CDRSP, ESTG, Politécnico de Leiria, Portugal, [email protected] Humberto Varum CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia (FEUP), Universidade do Porto, Portugal, [email protected] RESUMO Os edifícios pré-fabricados industriais de betão armado (BA) são comuns no parque industrial português, bem como em toda a Europa. Em sismos recentes, esta tipologia de edifícios apresentou um fraco desempenho ao nível estrutural, nomeadamente nas ligações entre vigas e pilares. Em levantamentos recentes ao parque industrial português constatou-se que a maioria dos edifícios construídos antes de 1980 apresenta ligações viga-pilar que podem apresentar um comportamento deficiente. Assim, considerou-se adequado e necessário propor uma solução de reforço da ligação viga-pilar. Foi realizado um estudo numérico focado no comportamento sísmico da ligação com e sem a solução de reforço. A solução numérica foi desenvolvida com base nas principais conclusões dos ensaios experimentais de uma ligação viga-pilar anteriormente realizado, com foco nas principais deficiências encontradas. A solução apresentada pretende ser simples de aplicar e não provocar interrupções significativas a fim de não prejudicar a atividade laboral. O estudo sísmico foi feito recorrendo a análises não lineares estáticas e dinâmicas. PALAVRAS-CHAVE: Edifícios pré-fabricados, Solução de reforço, Estudo numérico, Ligação viga-pilar 31 32 Os danos causados por sismos recentes em elementos estruturais e não estruturais de edifícios industriais pré-fabricados de betão armado (BA) expuseram a vulnerabilidade deste tipo de estruturas, em particular as que foram dimensionadas sem disposições sísmicas [1]–[5]. De acordo com Bournas et al. [6], após o sismo de Emilia Romanha em 2011, mais da metade das estruturas pré-fabricadas existentes exibiram danos significativos. O desempenho sísmico de estruturas pré-fabricadas é amplamente regido pelo comportamento dos elementos que garantem a ligação entre os elementos estruturais e entre estes e os elementos não estruturais[1], [4]–[7],[8]. O desempenho das ligações viga-pilar, que normalmente são garantidas por atrito ou atrito e ligação mecânica (ferrolhos), representa um dos aspectos mais críticos, especialmente na ausência de ferrolhos e detalhe sísmico deficiente devido à falta de exigências de dimensionamento [9], [8].Nesse sentido, o estudo de soluções de reforço deste tipo de estruturas tem aumentado com o objetivo de melhorar a resposta sísmica. [10]–[12]. O presente trabalho tem como objetivo o estudo das ligações viga-pilar garantidas apenas por atrito num edifício industrial pré-fabricado típico europeu, propondo uma solução de reforço sísmico. O modelo proposto visa melhorar o comportamento local da ligação viga-pilar, evitando o colapso precoce da estrutura pela falta de apoio da viga. Também será feita uma comparação entre a estrutura reforçada e a estrututa original (sem qualquer tipo de reforço). O estudo da resposta sísmica será feito por meio de métodos não lineares estáticos e dinâmicos. Será feita uma análise global do comportamento da estrutura, com e sem a solução de reforço, em termos de drift. Danos recorrentes nas ligações viga-pilar As ligações entre os elementos estruturais são um dos aspectos mais importantes em estruturas pré - fabricadas [4]. Por sua vez, também são a fonte de muitos danos face à ação sismica. Muitos autores referem as ligações em estruturas pré-fabricadas como a principal origem de danos estruturais [1], [4], [6], [7]. Mustafa [13] relatou os danos causados pelos sismos de Kocaeli e Düzce (Turquia) em 1999. A rigidez, resistência e a deficiente promenorização são apontadas como as principais causas de falha da ligação viga-pilar. Recentemente, também os sismos em Emilia-Romanha (Itália) em 2012 deram origem a vários trabalhos relacionados com estruturas pré-fabricadas. Por exemplo, Belleri et al. [14] referem como o dano mais gravoso ocorrido durante os sismos de Emília-Romanha em 2012 a queda da viga principal devido à falta de ligação mecânica entre a viga e o pilar como a Fig. 1 sugere. Este dano ocorre quando o cachorro já não consegue acomodar mais os deslocamentos da viga e como não tem qualquer dispositivo mecânico (ferrolhos) na ligação entre o pilar e a viga, esta acaba por deslizar sobre o pilar até perder totalmente o suporte e cair. Outro problema associado à ligação viga - pilar é o comportamento para fora do plano das vigas, causando danos ao nível da ligação, no caso dos edifícios italianos, nos garfos da ligação. Figura 1. Perda de suporte da viga devido à falha da ligação viga-pilar CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Caracterização das ligações viga-pilar Na Europa, a tipologia mais comum da ligação viga-pilar em edifícios industriais pré-fabricados em BA é a ligação viga-pilar conectados mecanicamento por ferrolhos [15]. Como ilustrado na Fig. 2a), neste sistema a viga é mecanicamente ligada ao pilar por meio de ferolhos verticais de aço. Esses ferrolhos, geralmente um ou dois, saindo do cachorro do pilar, encaixam-se nas mangas (negativos) deixadas junto do limite das vigas, que são posteriormente preenchidas com argamassa. Em vários casos, uma placa de neoprene é colocada entre o pilar e a viga. Estas ligações não restringem as rotações entre ambos os elementos, e a transferência de forças horizontais entre a viga e o pilar é essencialmente assegurada por atrito e mecanicamente, através dos ferrolhos. O outro tipo de ligação viga-pilar normalmente utilizadas nesta tipologia de edifícios são as ligações de atrito, representado na Fig. 2b). A diferença entre a anterior é a ausência do ferrolho. Por este motivo neste tipo de ligações a transferência de forças horizontais da viga para o pilar adjacente é assegurada essencialmente pelo atrito entre estes elementos e a placa de neoprene, tornando este tipo de ligação mais vulnerável a ações sísmicas, como está representado na Fig. 1, devido à falta de elementos mecânicos. a) Ligação com ferrolhos b) Ligação de atrito Figura 2 – Esquema da ligação entre viga-pilar comum na Europa CASO DE ESTUDO Descrição estrutural da estrutura original A estrutura original do edifício industrial pré-fabricado em BA em estudo é um edifício com 1 piso constituído por um sistema porticado de vigas e pilares. O edifício é constituído por 5 vãos na direção x com 35 m de comprimento cada um, e 15 vãos na direção y com 12 m de comprimento cada um. Em planta o edifício tem uma área de 175 × 180 m2. A estrutura é constituída por pilares de 12 m de altura com uma seção retangular de 0,70 × 0,50 m2 com 40 mm de recobrimento. As vigas são pré-esforçadas com seção variável em I, com 35 m de comprimento e 30 mm de recobrimento. Descrição da solução de reforço adoptada A solução de reforço proposta da ligação está representada esquematicamente na Fig. 3 e em maior detalhe na Fig. 4. A solução proposta será feita por meio de um conjunto de elementos metálicos a fim de ligar o pilar e a viga, e assim reduzir os deslocamentos relativos na ligação induzidos pelas ações sísmicas. 33 34 Verificou-se ainda que com a passagem de peões a ponte exibe um nível de vibrações que não é confortável. Assim, de forma a avaliar o nível de vibrações e apoiar a identificação das suas causas foi realizada uma campanha de ensaios experimentais dinâmicos. A inspeção visual, orientada pelas fichas do manual de inspeção e caracterização previamente desenvolvido [6], classificou o estado de dano geral da ponte em leve, porém a secção de estabilidade e desconforto classificou em nível médio, recomendando uma atenção especial a este aspeto. 3 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DINÂMICA Os ensaios de caracterização dinâmica em pontes oferecem informações importantes que complementam as inspeções. Nos ensaios dinâmicos usam-se acelerómetros criteriosamente posicionados ao longo da estrutura, que permitem medir a resposta da estrutura e determinar parâmetros dinâmicos, tais como as frequências e a configuração dos modos de vibração. Como a ponte em avaliação é pedonal e possui vibrações relevantes optou-se pela realização de dois tipos de ensaios dinâmicos: um primeiro ensaio com vibrações ambientais de forma a caracterizar as frequências e modos de vibrações da ponte; um segundo ensaio com vibração forçada imposta pela passagem de peões, para diferentes condições de utilização. Na Fig. 4 ilustra-se a disposição dos acelerómetros e a sua orientação, tanto nos ensaios de vibração ambiental (ensaio 1) quanto nos ensaios com vibração forçada (ensaio 2). Figura 3 – Esquema do reforço proposto para a ligação viga-pilar Figura 4 – Detalhe da ligação viga-pilar proposta A solução de reforço proposta é constituída por quatro peças metálicas ligadas entre si: 2 soluções compostas com cantoneiras de 150x150x18 mm (uma colocada superiormente que liga à viga e outra colocada inferiormente que liga ao cachorro do pilar), dois varões roscados de 310 mm de comprimento com 16 mm de diâmetro e uma peça para fazer a ligação dos varões à peça superior. A solução é constituída por um aço A275. Modelação numérica Foram realizadas análises não lineares estáticas e dinâmicas. Para realizar as análises, foi escolhido o software de análise estrutural Opensees. A estrutura foi modelada em 2D, representativa de um pórtico do edifício apresentado anteriormente. As vigas foram modeladas como elementos com comportamento linear elástico. Os pilares foram modelados através de elementos com plasticidade distribuída e as secções com elementos de fibras. O betão utilizado na modelação foi o proposto por Kent-Scott-Park com rigidez de carga / descarga linear com degradação, denominada Concrete 01 [16], [17]. Para o aço foi escolhido o modelo Steel 02 proposto por Menegotto & Pinto [18]. A modelação das ligações viga-pilar consistiu num elemento zero-length (o nó final da viga e do pilar possuem as mesmas coordenadas), conforme representado na Fig. 5. Neste tipo de ligações viga-pilar, a transferência das forças da viga para o pilar adjacente (força 35 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas de inércia no caso de um sismo) é assegurada essencialmente pelo atrito entre esses elementos e a placa de neoprene, à semelhança do modelo proposto por Sousa et al. [19]. Se essa força for menor que a força correspondente ao atrito estático, a deformação da ligação é igual à deformação transversal da placa de neoprene. A partir do momento que a força aplicada seja igual à força correspondente ao atrito estático, a ligação não consegue aguentar forças laterais superiores e a deformação lateral aumenta, através do escorregamento da viga, enquanto a deformação da placa de neoprene permanece constante com uma amplitude correspondente à da aplicação da força de atrito estático. Este comportamento é replicado com as duas molas alinhadas em série no modelo zero-length representado na Fig. 5. Figura 5 – Elementos numéricos versus elementos na ligação reforçada A solução de reforço foi modelada com um elemento de treliça, representado a vermelho na Fig. 5 e o material utilizado foi o Steel 02 proposto por Menegotto & Pinto [18]. Resultados A análise pushover foi feita aplicando uma força lateral equivalente ao nível do primeiro andar, ou seja, onde a massa foi introduzida, de forma a simular as forças induzidas pela componente horizontal da ação sísmica. A curva pushover obtida é a que está representada na Fig. 6. Figura 6 – Curva pushover 36 Através da curva representada naFig. 6, pode-se concluir que a cedência da estrutura com a ligação reforçada ocorre para um drift de aproximadamente 2,2%, correspondendo a um corte basal de aproximadamente 133 kN. O deslocamento-alvo, representado pelo ponto a vermelho na Fig. 6, foi obtido a partir do método N2, descrito no Eurocódigo 8 – Parte 1 [20]. A curva laranja representa a curva de capacidade dos pilares e a verde representa a curva de capacidade da estrutura original. Comparando estas duas curvas pode-se concluir que o baixo desempenho da estrutura original deve-se ao fraco desempenho das ligações de atrito viga-pilar. Com a solução de reforço das ligações, a estrutura melhorou o seu desempenho frente às cargas impostas, representada pela curva preta. Para a análise não-linear dinâmica foram utilizados um conjunto de 20 registos sismicos selecionados a partir de eventos reais de acordo com o método proposto por Araújo et al. [21]. As acelerações foram divididas em 10 registos do Tipo 1 (Fig. 7a) e 10 registos do Tipo 2 (Fig. 7b). Acelerações de solo unidirecionais foram aplicadas para cada análise. O espectro elástico correspondente é mostrado na Fig. 7. a) Tipo 1 b) Tipo 2 Figura 7 – Espectro elástico de acelerações do solo utilizado Figura 8 – PGA vs Drift para os diferentes sismos considerados na análise da estrutura não reforçada (original) Figura 9 – PGA vs Drift para os diferentes sismos considerados na análise da estrutura reforçada Comparando as figuras anteriores, pode-se concluir que a estrutura com o reforço da ligação leva a maiores drifts, o que é espectável uma vez que a solução de reforço leva a uma maior exigência dos pilares, já que há uma nova ligação que une o pilar e a viga. Assim, a figura a seguir (Fig. 10) compara a ligação viga-pilar antes e depois da implementação da solução de reforço. Apenas os resultados relacionados aos sismos do Tipo 1 serão exibidos, pois é o que mais condiciona a resposta sísmica da estrutura. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 10 – Deslocamentos relativos das ligações vs PGA da estrutura original e a estrutura com a ligação reforçada A Fig. 10 representa a diferença entre o deslocamento da viga e o deslocamento no topo do pilar (deslocamentos relativos), antes e depois da implementação da solução de reforço. As linhas tracejadas representam a estrutura original e as linhas a cheio a estrutura com as ligações reforçadas. Para uma melhor compreensão, a figura representa apenas os deslocamentos máximo, mínimo e médio. A linha vermelha representa o comprimento do cachorro do pilar – 6 cm – conforme sugerido por Cornali et al. [22]. Com a adoção da solução de reforço denotou-se uma melhoria no comportamente ao nível da ligação viga-pilar, como se pode observar nos resultados observados na Fig. 10. Esta melhoria pode ser facilmente analisada pela posição das linhas contínuas, ou seja, as linhas contínuas máximas, mínimas e médias da estrutura reforçada estão abaixo da linha horizontal vermelha, que representa o limite do cachorro. CONCLUSÕES A avaliação sísmica de estruturas pré-fabricadas em BA mostrou que as ligações viga-pilar representam um dos elementos mais vulneráveis dessa tipologia de estruturas. Neste trabalho avaliou-se o desempenho sísmico de uma solução de reforço proposta para ligações viga-pilar de um edifício industrial pré-fabricado em BA. O edifício em estudo foi considerado relevante por se enquadrar na tipologia mais recorrente do parque industrial em Portugal – estrutura de um piso com pilares encastrados na base e vigas pré-esforçadas com secção variável suportada pelos pilares – , e devido ao fraco desempenho que esta tipologia demonstrou em eventos sísmicos recentes, nomeadamente ao nível da ligação viga-pilar. Por esse motivo, nas ligações entre vigas e pilares da estrutura original foi considerada a ligação com pior desempenho sísmico: ligações de atrito. Deste modo foi proposta uma solução de reforço ao nível da ligação para melhorar o desempenho da estrutura. Os resultados apresentados mostraram a eficácia da solução, diminuindo amplamente o deslocamento entre o pilar e a viga num cenário sísmico. Por fim, este estudo destaca a importância do reforço da ligação de atrito entre viga e pilar a fim de melhorar o desempenho sísmico. Também permitiu demonstrar que não é necessária uma solução sofisticada para obter bons resultados. AGRADECIMENTOS Este trabalho foi financiado por: Projeto POCI-01-0145-FEDER-028439 SeismicPRECAST – Seismic performance Assessment of existing Precast Industrial buildings and development of Innovative Retrofitting sustainable solutions” – financiado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), através do COMPETE2020 – Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI) e com o apoio financeiro da FCT/MCTES através de fundos nacionais (PIDDAC). O primeiro autor agradece à FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia pela Bolsa de Doutoramento com a referência SFRH/ BD/139723/2018. 37 38 REFERÊNCIAS [1] A. Belleri, E. Brunesi, R. Nascimbene, M. Pagani, and P. Riva, “Seismic performance of precast industrial facilities following major earthquakes in the Italian territory,” J. Perform. Constr. Facil., pp. 1–31, 2014. [2] H. Sezen and A. Whittaker, “Seismic Performance of Industrial Facilities Affected by the 1999 Turkey Earthquake,” J. Perform. Constr. Facil., no. February, pp. 28–36, 2006. [3] L. Liberatore, L. Sorrentino, D. Liberatore, and L. Decanini, “Failure of industrial structures induced by the Emilia (Italy) 2012 earthquakes,” Eng. Fail. Anal., vol. 34, pp. 629–647, 2013. [4] G. Magliulo, M. Ercolino, C. Petrone, O. Coppola, and G. Manfredi, “The Emilia earthquake: Seismic performance of precast reinforced concrete buildings,” Earthq. Spectra, vol. 30, no. 2, pp. 891–912, 2014. [5] N. Batalha, H. Rodrigues, and H. Varum, “Seismic performance of RC precast industrial buildings — learning with the past earthquakes,” Innov. Infrastruct. Solut., pp. 1–13, 2019. [6] D. Bournas, P. Negro, and F. F. Taucer, “Performance of industrial buildings during the Emilia earthquakes in Northern Italy and recommendations for their strengthening,” Bull. Earthq. Eng., vol. 12, no. 5, pp. 2383–2404, 2013. [7] C. Casotto, V. 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Tonguc, “Seismic Retrofit of Industrial Precast Concrete Structures Using Friction Dampers : Case Study from Turkey,” in Second ATC & SEI Conference on Improving the Seismic Performance of Existing Buildings and Other Structures, 2015, no. December. [12] B. Morgen and Y. Kurama, “A Friction Damper for Post-Tensioned Precast Concrete,” PCI J., 2004. [13] M. Erdik, “Report on 1999 kocaeli and düzce (turkey) earthquakes mustafa erdik,” 1999. [14] A. Belleri, E. Brunesi, R. Nascimbene, M. Pagani, and P. Riva, “Seismic Performance of Precast Industrial Facilities Following Major Earthquakes in the Italian Territory,” J. Perform. Constr. Facil., vol. 29, no. 5, p. 04014135, 2015. [15] D. A. Bournas, P. Negro, and F. J. Molina, “Pseudodynamic tests on a full-scale 3-storey precast concrete building: Behavior of the mechanical connections and floor diaphragms,” Eng. Struct., vol. 57, pp. 609–627, 2013. [16] D. C. Kent and R. Park, “Flexural members with confined concrete,” J. Struct. Div., vol. 97, no. 7, pp. 1969–1990, 1971. [17] R. P. B. D. Scott and M. J. N. Priestley, “Stress-Strain Behavior of Concrete Confined by Overlapping Hoops at Low and High Strain Rates,” J. Proc., vol. 79, no. 1. [18] M. Menegotto and P. E. Pinto, “Method of analysis for cyclically loaded reinforced concrete plane frames including changes in geometry and non-elastic behaviour of elements under combined normal force and bending,” in IABSE symposium of resistance and ultimate deformability of structures, Lisbon, Portugal, 1973, pp. 5–22. [19] R. Sousa, N. Batalha, and H. Rodrigues, “Numerical simulation of beam-to-column connections in precast reinforced concrete buildings using fibre-based frame models,” Eng. Struct., 2019. [20] CEN, “Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance. Part 3: Assessment and retrofitting of buildings. EN 1998-3, Comité Européen de Normalisation,” Brussels, Belgium, 2005. [21] M. Araújo, L. Macedo, M. Marques, and J. M. Castro, “Code-based record selection methods for seismic performance assessment of buildings,” Earthq. Eng. Struct. Dyn., pp. 129–148, 2016. [22] F. Cornali, A. Belleri, A. Marini, and P. Riva, “Influence of modelling assumptions in the expected loss evaluation of a precast industrial building,” Procedia Eng., vol. 199, pp. 3510–3515, 2017. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 39 40 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Avaliação do comportamento sísmico de abóbadas de aresta com recurso a ensaios em plataforma sísmica Nicoletta Bianchini Universidade do Minho, ISISE, Guimarães, Portugal, [email protected], Aluna de doutoramento Nuno Mendes Universidade do Minho, ISISE, Guimarães, Portugal Paulo Candeias NESDE, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, Portugal Chiara Calderini, Michela Rossi DICCA, Universidade de Gênova, Genova, Itália Paulo B. Lourenço Universidade do Minho, ISISE, Departamento de Engenharia Civil, Guimarães, Portugal Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, Série III, nº 17 de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. RESUMO A vulnerabilidade sísmica das abóbadas de aresta tem sido demonstrada através dos danos e colapsos observados ao longo dos séculos. A avaliação do seu comportamento sísmico é fundamental para a preservação dos edifícios históricos. Apesar de existirem vários métodos e tipos de análise para a avaliação estrutural de abóbadas (análise limite com macroblocos, métodos dos elementos finitos, método dos elementos discretos), os ensaios experimentais são cruciais quer para avaliar a sua resposta quer para calibrar modelos numéricos. O presente artigo apresenta os resultados dos ensaios, efetuados na plataforma sísmica do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), de um modelo experimental de uma abóbada de aresta. O modelo experimental foi construído à escala reduzida 1:5 e é constituído por blocos impressos em impressora 3D e por junta seca. Os ensaios têm como principal objetivo avaliar o comportamento do modelo para o mecanismo de dano associado ao corte no plano, que frequentemente afeta as abóbadas de aresta das naves laterais. Este mecanismo é causado sobretudo devido a uma diferença significativa de rigidez dos apoios/condições de fronteira. Nos ensaios em plataforma sísmica, avaliou-se o desempenho sísmico do modelo experimental para diferentes amplitudes do sismo de Emilia Romagna (2012). Os resultados foram analisados em termos dano, frequência do modelo e mecanismo de colapso. PALAVRAS-CHAVE: Abóbadas de aresta, vulnerabilidade sísmica, comportamento ao corte no plano, ensaios em plataforma sísmica. 41 42 1 INTRODUÇÃO Apesar da compreensão do comportamento tridimensional das abóbadas ser fundamental para a preservação das construções históricas, a investigação neste tópico é ainda reduzida. O objetivo principal deste artigo consiste na avaliação do comportamento sísmico de uma abóbada de aresta com condições de fronteira assimétricas. As diferenças de rigidez entre a arcada da nave central e as paredes laterais podem conduzir a deslocamentos diferenciais e, consequentemente, à formação do mecanismo de corte no plano dos elementos estruturais horizontais (Figura 1.) [1]. Este mecanismo está associado à ocorrência de fissuras diagonais (Figura 1.a). Este artigo descreve o estudo experimental de uma abóbada de aresta construída à escala reduzida (1:5) ensaiada na plataforma sísmica do LNEC (Laboratório Nacional de Engenharia Civil), no âmbito do projeto da União Europeia SERA (Seismology and Earthquake Engineering Research Infrastructure Alliance for Europe). O modelo experimental é representativo de uma abóbada central localizada na nave lateral de uma igreja (em cor cinza na Figura 1.). Os resultados do ensaios sísmicos foram comparados com os resultados dos ensaios estáticos efetuados por Rossi et al. [1], onde a resposta devido ao corte no plano foi estudada através da aplicação de deslocamentos diferenciais nos apoios (Figura 1.b). Nos ensaios sísmicos, a resposta do modelo foi avaliada em função da amplitude crescente do sismo de Emilia Romagna, Itália (29 de maio de 2012). a) b) Figura 1. (a) Típico padrão de fendilhação de abóbadas das naves laterais devido ao mecanismo de corte [3]; (b) mecanismo simplificado considerado em [2] e [3]. 2 ENSAIOS EXPERIMENTAIS 2.1 Modelo físico: geometria e materiais Os ensaios foram realizados com recurso a um modelo à escala reduzida 1:5 constituído por blocos impressos em impressora 3D e por junta seca, anteriormente ensaiado por Rossi et al. [1]. A abóbada tem planta quadrada, 0.620 m de vão, flecha de 0.225 m e 1132 blocos (Figura 2a). Os blocos padrão (blocos vermelhos da Figura 2a) foram definidos com base nas dimensões dos tijolos sólidos (0.06×0.12×0.24 m3). Os blocos com dimensões diferentes estão localizados na zona dos arcos exteriores. A estereotomia e dimensões das diagonais têm uma forma particular (Figura 2b), por forma a garantir uma ligação adequada entre as cascas. Na construção do modelo, foi utilizada uma cofragem de contraplacado com quatro peças. O fecho das cascas do modelo foi efetuado com recurso a elementos metálicos (Figura 2c). Os apoios da abóbada têm quatro chapas planas de aço, colocadas sobre esferas, permitindo, quando pretendido, movimentos no plano. Os apoios estão ligados entre si por hastes de alumínio (Figura 2c). A densidade do material das diagonais (0.55±0.02 g/cm3) e o ângulo de atrito (29.6±2.5°) foram determinados através de ensaios em 12 amostras. O peso dos blocos foi aumentado, inserindo uma placa de aço dentro de cada bloco (Figura 2d). A massa total do modelo é de cerca de 43 kg. 43 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas d) a) b) c) Figura 2. (a) Geometria e blocos da abóbada à escala reduzida 1:5; (b) estereotomia das diagonais; (c) aspeto final, após construção; (d) pormenores dos blocos padrão e dos blocos das diagonais. [1] 2.2 Ensaios em plataforma sísmica e ensaios de identificação dinâmica A configuração dos ensaios em plataforma sísmica foi definida de forma a se induzir uma rotura por corte no plano da abóbada (Figura 3b). Os apoios p1 e p2 foram fixos à base através parafusos. Por sua vez, os apoios p3 e p4 permitem a ocorrência de deslocamentos no plano. a) b) Figura 3. Ensaios em plataforma sísmica: (a) planta com a localização do modelo destacada a vermelho; (b) instrumentação do modelo (vista superior). O plano de instrumentação incluiu os seguintes equipamentos (Figura 3): um transdutor de deslocamento (LVDT); onze acelerómetros; duas câmaras digitais com sensores óticos; 2 câmaras de filmar. Os ensaios de identificação dinâmica tem por objectivo estimar as propriedades dinâmicas da estrutura (frequências, modos de vibração e coeficientes de amortecimento) e avaliar a existência de dano. Estes ensaios, realizados em dias diferentes e após diferentes reconstruções do modelo, apresentam frequências semelhantes para a mesma amplitude de sinal, concluindo-se que a frequência do primeiro modo do modelo mantém-se praticamente constante (4.0 Hz). 2.3 Ensaios sísmicos e avaliação do mecanismo de colapso Nos ensaios sísmicos, adotou-se o sismo de Emilia (Itália) e recorreu-se o acelerograma registado na estação sísmica de Mirandola (MRN), localizada a 4 km do epicentro, com intensidade de 7-8 na Escala Macro sísmica Europeia de 1998, PGA de 0.27-0.30 g e duração de 9 s. Adoptou-se a componente NorteSul do sismo, tendo sido escalada de acordo com a escala do modelo. O mecanismo de colapso obtido no ensaio de 75%, para ação aplicada na direção Norte-Sul do modelo, permitiu identificar a localização das rótulas no alçado este e verificar que o modelo apresenta uma configuração das rótulas semelhante à observada nos ensaios quase estáticos (Figura 4). As chapas de aço localizadas nos quatro apoios do modelo aumentam a rigidez nestas partes do modelo e, consequentemente, surgem duas rótulas nas extremidades junto das chapas. A Figura 5 apresenta a fase de maior intensidade sísmica aplicada antes do colapso da abóbada. O centro da abóbada é a primeira parte do modelo a colapsar. O colapso dos blocos no centro da abóbada não interfere na rotura por corte no plano, que se inicia aos 2 s do sismo, acompanhada pela formação das rótulas. As extremidades sul e este foram as primeiras a colapsar. 44 (a) (b) Figura 4. Comparação do dano obtido através do ensaio quase estático [6] (a) e o ensaio em plataforma sísmica (b). 1s 1.8 s 2s 2.2 s 2.8 s Figura 5. Evolução do dano do modelo durante a fase intensa do sismo de 75% (5 frames/s). (À esquerda: apoios fixos; à direita: apoios deslizantes). 3 CONCLUSÕES Este artigo apresenta os ensaios de um modelo de uma abóbada de aresta, construído à escala 1:5, realizados em plataforma sísmica. A resposta dinâmica do modelo foi comparada com os resultados obtidos através de ensaios quase estáticos. Os resultados dos ensaios dinâmicos permitiram concluir que: (1) as rótulas concentram-se na parte mais rígida do modelo (apoios fixos) e apresentam uma configuração semelhante à obtida nos ensaios quase estáticos; (2) o modelo apresentou uma rotura por corte no plano, com concentração de dano nas parte sul e este da abóbada; (3) a aceleração espectral no colapso é igual a 0.55 g. Note-se que este valor corresponde à ação na abóbada sem ter em consideração a ampliação dinâmica em altura da estrutura. AGRADECIMENTOS O primeiro autor agradece à Fundação para a Ciência e Tecnologia pelo financiamento da bolsa de doutoramento SFRH/BD/136831/2018. Os autores agradecem ainda ao projeto SERA.ta Project #7. REFERÊNCIAS [1] M. Rossi, C. Calderini, and S. Lagomarsino, “Experimental testing of the seismic in-plane displacement capacity of masonry cross vaults through a scale model,” Bull. Earthq. Eng., vol. 14, no. 1, pp. 261–281, 2016, doi: 10.1007/s10518015-9815-1. [2] M. Rossi, “Evaluation of the Seismic Response of Masonry Cross Vaults,” Università degli Studi di Genova, 2015. [3] N. Bianchini, N. Mendes, P. B. Lourenço, C. Calderini, and M. Rossi, “Seismic assessment of masonry cross vaults through numerical nonlinear static and dynamic analysis,” in COMPDYN 2019 7th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering, 2019, no. I, pp. 600–612, [Online]. Available: https://doi.org/10.7712/120119.6942.18709. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 45 46 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Geometric Characterization of Pre-code Masonry Buildings in Lisbon for Seismic Risk Assessment Vasco Bernardo LNEC-NESDE Lisboa, Portugal, [email protected] Romain Sousa Polytechnic of Leiria, Leiria, Portugal, [email protected] Paulo Candeias LNEC-NESDE, Lisboa, Portugal, [email protected] Aníbal Costa University of Aveiro, Aveiro, Portugal, [email protected] Alfredo Campos Costa LNEC-NESDE, Lisboa, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, Série III, nº 17 de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. ABSTRACT The Metropolitan Area of Lisbon (MAL) has the highest population and building density in Portugal and is exposed to medium to high magnitude earthquakes. Currently, the MAL housing stock is constituted by approximately 35% of masonry residential buildings, mostly built before the introduction of the first design code for building safety against earthquakes (RSSCS) in 1958. Given the presence of these buildings in areas of significant seismicity, the main purpose of this work is to characterize the geometry of those typologies. The geometry was collected from the original drawings (blueprint) and statistically analyzed through probability distributions. This information will be most useful for the development of numerical models and to support studies about the vulnerability and seismic risk assessment. Further details related to this study can be found in the paper to be published in the Portuguese journal of structural engineering. 47 48 1 INTRODUCTION The masonry buildings stock in the MAL is around 35% and is mostly used for residential purposes [1]. In this region, four main typologies of masonry buildings are typically identified, as shown in Figure 1: (i) “Pre Pombalino”, constructed before 1755, characterized by heterogeneous and irregular geometry and poor quality masonry; (ii) “Pombalino”, erected after the 1755 Earthquake and characterized by regular geometry and by the introduction of a set of features designed to improve their seismic performance; (iii) “Gaioleiro”, built between 1870 and 1930, which represent a downgrade of the construction and the progressive disappearance of the seismic concepts previously implemented; (iv) “Placa”, constructed between 1930 and 1960, and represent the introduction of reinforced concrete (RC) in the Portuguese construction, namely by replacing the timber floors, common in the previous typologies, by concrete slabs. Moreover, it is also worth pointing out that no impact of earthquake has been considered in their design as the First Code for Building Safety Against Earthquakes, RSCCS [2] was introduced only in 1958. The main purpose of this work is to characterize the geometry of these pre-code masonry buildings in the MAL region until the appearance of RSCCS. The geometry of 100 masonry buildings was collected from the original drawings (blueprint) and statistically analyzed through probability distributions. This information will be most useful for the development of numerical models and to support similar studies about the vulnerability and seismic risk assessment. Further details related to this study can be found in the paper to be publish in the Portuguese journal of structural engineering. a) “Pre-Pombalino” b) “Pombalino” c) “Gaioleiro” d) “Placa” Figure 1 Pre-code masonry buildings in MAL. 2 STATISTICAL CHARACTERIZATION OF GEOMETRY The geometric characterization was based on the information available in detailed drawings from the original projects (blueprint) and collected in the municipal services of Lisbon, Almada and Setubal, where the major part of the typologies aforementioned are located [1]. The data collection refers mainly to “Gaioleiro” and “Placa” buildings built between 1900 and 1960 and up to five stories, which represent the vast majority of these buildings [1]. The information available before this period is poor or absent. The geometric characterization comprises several parameters, such as: plan dimensions, elevation, stories height, number of partitions, hall dimensions, walls thickness, openings ratio, interior walls density type/thickness of floors. The descriptive statistic was computed quantitatively using the method of moments to estimate the sample mean and variance of the observed data. In some cases, probability distribution functions were also fitted to describe the data based on Kolmogorov-Smirnov (K-S) test. The geometric survey is presented by the respective histograms in terms of relative frequency and number of buildings. Alternative distributions were fitted and included on the histograms to represent the sample. Figure 2 exemplifies the histograms and the probability density functions fitted to data. Table 1 summarizes the statistics for some of the geometric parameters collected. Further details can be found in the paper to be published in the Portuguese Journal of structural engineering. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figure 2 – Example of histograms and analytical distributions fitted to the geometric parameters collected. 49 50 Figure 2 – Example of histograms and analytical distributions fitted to the geometric parameters collected. 3 CONCLUSIONS The main purpose of this work was to present and analyze the results of a survey study carried out to characterize the architectural geometric properties of the pre-code masonry buildings in Metropolitan Area of Lisbon (MAL). A total of 100 pre-code masonry buildings up to five stories heigh were randomly selected and surveyed, which allow to characterize the following parameters: plan dimensions, elevation, stories height, number of partitions, hall dimensions, walls thickness, openings ratio, interior walls density type/thickness of floors. This information is essential to develop representative structural numerical models and to conduct seismic vulnerability analyses and more detailed seismic risk studies. ACKNOWLEDGMENT This work was supported by the Foundation for Science and Technology (FCT) under Grant number PD/ BD/135325/2017 in the scope of the InfraRisk Doctoral Programme. REFERENCES [1] INE, “Censos 2011 Resultados Definitivos - Portugal,” Lisbon [in Portuguese], 2011. [2] RSCCS, “National Standard: Code for Building Safety Against Earthquakes (Original Title: Regulamento de Segurança das Construções contra os Sismos – RSCCS).” Lisbon City Hall, Lisbon, Portugal [in Portuguese], 1958. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 51 52 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Métodos expeditos para avaliação sísmica de edifícios de alvenaria com pavimentos rígidos Vasco Bernardo [email protected], LNEC-NESDE/DE, Lisboa, Portugal Alfredo Campos Costa [email protected], LNEC-NESDE/DE, Lisboa, Portugal, Aníbal Costa [email protected], Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal José Manuel Catarino [email protected], LNEC-NESDE/DE, Aveiro, Portugal Paulo Candeias [email protected], LNEC-NESDE/DE, Lisboa, Portugal RESUMO Com a entrada em vigor do Decreto-Lei n.º 95/2019 de 18 de julho, que estabelece o regime aplicável à reabilitação de edifícios ou frações autónomas, passa a ser obrigatória a avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios existentes de acordo com a Portaria n.º 302/2019. A avaliação da segurança sísmica de edifícios existentes de alvenaria tem como referência os procedimentos dispostos na NP EN 1998-3:2017 (Anexo C) e o respetivo Anexo Nacional, que estabelecem os requisitos de desempenho e os critérios de conformidade para edifícios existentes sujeitos a um determinado nível de ação sísmica. No seguimento das exigências regulamentares, e à luz da verificação da segurança à ação sísmica preconizada na norma, realizaram-se análises probabilísticas de vulnerabilidade sísmica e fiabilidade estrutural a um grande conjunto de edifícios de alvenaria representativos do parque habitacional, que conduziram ao desenvolvimento de métodos expeditos para a avaliação sísmica em alternativa à verificação pelo método de referência. Os métodos propostos permitem avaliar a resistência sísmica de edifícios de alvenaria com pavimentos rígidos, sem recurso a análises numéricas e recorrendo apenas a parâmetros geométricos ou em conjunto com as propriedades mecânicas dos materiais. PALAVRAS-CHAVE: Edifícios existentes de alvenaria / Pavimentos rígidos / Avaliação sísmica / Métodos expeditos 53 54 1 INTRODUÇÃO Face às novas exigências regulamentares, nomeadamente, o Decreto-Lei n.º 95/2019 de 18 de julho [1] e a Portaria n.º 302/2019 de 12 de setembro [2], o LNEC (Laboratório Nacional de Engenharia Civil) em conjunto com a SPES (Sociedade Portuguesa de Engenharia Sísmica) e no âmbito da tese de doutoramento do primeiro autor, desenvolveu métodos expeditos para a avaliação sísmica de edifícios de alvenaria, à luz da atual versão da NP EN 1998-3:2017 (EC8-3) [3]. Neste contexto, a avaliação sísmica de edifícios existentes, tendo por base o método de referência (Método III) preconizado na norma, nomeadamente o disposto no Anexo C para edifícios de alvenaria, poderá ser uma alternativa quando for cumprido o conjunto de requisitos e condições infra apresentadas, que validam a aplicabilidade dos métodos expeditos propostos. Os procedimentos utilizados no desenvolvimento dos métodos expeditos envolvem o cálculo numérico e analítico dos edifícios, recorrendo a análises probabilísticas de vulnerabilidade sísmica e a estudos de fiabilidade (Ferry Borges e M. Castanheta [4]), válidos para todo o território nacional. Os métodos propostos – Método I e II – permitem avaliar a resistência sísmica de edifícios de alvenaria com pavimentos rígidos, sem recurso a análises numéricas e recorrendo apenas a parâmetros geométricos e às propriedades mecânicas das paredes de alvenaria. Ambos os métodos asseguram igual nível de fiabilidade estrutural para diferentes perigosidades sísmicas, diferindo no nível do conhecimento da estrutura e/ou nos respetivos parâmetros de avaliação, conduzindo a resultados mais ou menos conservativos. 2 DOMÍNIO DE APLICAÇÃO As metodologias propostas são válidas apenas para análises de comportamento sísmico no plano das paredes de edifícios isolados ou dispostos em banda. Em qualquer dos casos admissíveis e de acordo com o estabelecido no EC8-3, os colapsos para fora do plano não estão contemplados. No entanto, deve ser assegurado um comportamento monolítico (box behaviour) das estruturas. Do ponto de vista da ação sísmica, a avaliação dos edifícios existentes é efetuada através da limitação de danos para um determinado estado limite, associado a um período de retorno da ação sísmica. A NP EN 1998-3:2017 define três estados limites em função da classe de importância do edifício: i) Estado limite de colapso iminente (NC); ii) Estado limite de danos severos (SD); e iii) Estado limite de limitação de dano (DL). Os métodos expeditos são válidos para as classes de importância I e II, de acordo com NP EN 1998-1:2010, com a salvaguarda de que o estado limite correspondente à avaliação do edificado será para a limitação de danos severos (SD), i.e., com probabilidade de excedência de 15% em 50 anos, equivalente a um período de retorno de 308 anos. Os métodos expeditos (Método I e II) de avaliação destinam-se exclusivamente a edifícios de habitação em alvenaria com pavimentos rígidos, até cinco pisos acima da cota de soleira e área em planta até 350 m2, pertencentes à classe de importância para edifícios I e II, conforme definido na NP EN 1998-1:2010. Entende-se por pavimentos rígidos aqueles cuja resistência e rigidez no seu plano garanta um comportamento de diafragma rígido para ações sísmicas. Por exemplo, os edifícios de alvenaria com laje maciça em betão armado em que se garanta a ligação das lajes às paredes de suporte e que permitam deslocamentos uniformes ao nível do piso podem ser avaliados por estas metodologias. Os métodos que se apresentam são também aplicáveis a edifícios com pavimentos de madeira ou outros tipos de pavimentos, desde que se verifique o comportamento rígido no plano e um comportamento monolítico do conjunto das paredes resistentes às forças horizontais (box behaviour). A Tabela 1 resume os princípios e critérios de aplicabilidade para a utilização dos métodos de avaliação expeditos. Informações adicionais poderão ser consultados em Bernardo et al.[5]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 1 Princípios e critérios gerais de aplicabilidade para os métodos de avaliação I, II e III 3 MÉTODOS EXPEDITOS 3.1 Descrição da metodologia Os métodos expeditos foram desenvolvidos ao abrigo da atual versão da NP EN 1998-3:2017 [3] e NP EN 1998-1:2010 [6], com o objetivo de avaliar os edifícios de alvenaria de forma relativamente simples, desde que sejam cumpridos todos os requisitos enumerados na Tabela 1. Para o efeito, e no âmbito da Tese de doutoramento do primeiro autor, foi realizado um levantamento da geometria de cerca 100 edifícios existentes de alvenaria até 5 pisos, tendo-se caraterizado os seguintes parâmetros (Tabela 2): dimensões em planta e altura; espessura de paredes; aberturas das paredes, geometria das áreas habitadas e de circulação. Com base num estudo estatístico da amostra recolhida (Bernardo et al. [7]), foram definidos os arquétipos da Figura 1 para representar o parque habitacional. 55 56 Figura 1 Arquétipos representativos do parque habitacional de edifícios de alvenaria. Tabela 2 Momentos dos parâmetros geométricos recolhidos (Bernardo et al. [7]). Os edifícios foram analisados pelo método global preconizado na NP EN 1998-1:2010, recorrendo a análises estáticas não lineares. No total, foram gerados 9000 edifícios, com variação nas características mecânicas dos materiais, cobrindo assim uma vasta gama de valores admissíveis. Os pontos de desempenho de cada edifício foram determinados para todas as zonas sísmicas do país, em solos dos Tipos A, B e C, e períodos de retorno até 5000 anos. Com base nos resultados obtidos foi conduzido um estudo de fiabilidade [4] que inclui a fragilidade dos edifícios e a perigosidade sísmica, permitindo assim obter a probabilidade de exceder o valor máximo de resistência ou deformação e estabelecer a relação entre o índice de fiabilidade e o coeficiente sísmico (Figura 2). O estado limite utilizada para o cálculo da probabilidade de falha corresponde ao ponto de cedência da estrutura na curva de capacidade bilinear elasto-plástica. A escolha do índice de fiabilidade a adotar teve por base a verificação de segurança do método de referência (método III). Na Figura 2 destaca-se com pontos mais escuros os edifícios que não verificam a segurança à luz do EC8-3 pelo método global e a escolha do índice de fiabilidade de 2.5. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 2 Relação entre o índice de fiabilidade e coeficiente sísmico para edifícios de 1 e 5 pisos (solo C). As metodologias propostas surgem no seguimento destas análises que, devidamente calibradas com testes de confiança, podem ser mais ou menos conservativas em função do conhecimento do edifício e dos parâmetros disponíveis para a avaliação. Dois níveis de métodos expeditos foram definidos e podem ser aplicados na avaliação de edifícios existentes de alvenaria: (i) Método I, com base na relação entre a área de paredes na direção da ação considerada e a área do piso; (ii) Método II, baseado no coeficiente sísmico do edifício dado pelo corte basal dividido pela massa da estrutura. Tendo em conta os parâmetros de avaliação necessários para a aplicação do Método I, os valores de exigência serão mais conservativos em comparação com o Método II. Na Tabela 3 apresenta-se a informação necessária para a avaliação pelos métodos expeditos e resume-se o resultado dos testes de confiança tendo por base o método global do EC8-3. Verifica-se que o método I e II têm uma assertividade de, respetivamente, 68.1% e 55.7% em comparação com o EC8-3. No entanto, dado o carater expedito das metodologias propostas, que deverão ser conservativas em relação ao EC8-8, verifica-se que, a percentagem de falsos positivos é inferior a 1%, ou seja, o resultado pela avaliação expedita não é conservativo nessas percentagens. Naturalmente, a aplicação dos métodos I e II, poderá ser mais ou menos conservativa em função do conhecimento acerca da estrutura e dos parâmetros requeridos para a avaliação expedita. No entanto, o método I em comparação com o método II, terá tendência em ser mais conservativo devido à informação necessária acerca do edifício. 57 58 Tabela 3 Informação necessária para aplicação dos métodos expeditos e resultado dos testes de confiança por ordem crescente de assertividade. 3.2 Avaliação da segurança sísmica pelo Método II O Método II permite a avaliação da segurança à ação sísmica através do coeficiente sísmico da estrutura. Para um determinado edifício existente, a estrutura verifica a segurança se, ao nível de cada piso j, a capacidade resistente do edifício estimada em termos de coeficiente sísmico (CSC, J) for igual ou superior ao coeficiente sísmico exigido (CSE, J), de acordo com a Eq. (1): (1) 3.2.1 Exigência estrutural Os valores do coeficiente sísmico exigido (CSE ) são apresentados na Tabela 4, em função do número de pisos, zona sísmica e tipo de terreno. Os valores do coeficiente sísmico a considerar ao nível de cada piso (CSE, J ), deverão ser corrigidos por um coeficiente ηj , cujos valores são definidos na Tabela 5, através da Eq. (2): (2) Tabela 4 Valores do coeficiente sísmico global exigidos (CSE) para cada zona sísmica, tipo de terreno e número total de pisos do edifício. 59 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 5 Coeficiente ηj em função do número de pisos do edifício e do piso em análise 3.2.2 Capacidade resistente A avaliação da capacidade resistente do edifício pelo Método II tem em conta a possibilidade das pare, corte diagonal e deslizamento des desenvolverem três tipos de mecanismos no plano: flexão (ver Bernardo et al. [5]). O coeficiente sísmico medido (Eq. (3)) é definido pelo quociente entre a resistência horizontal de um piso e o peso total do edifício , correspondente à combinação sísmica de ações, e calculado de acordo com o disposto em Bernardo et al. [5] (secção 4.2.3.2 – expressão (4)). Este valor deverá ser corrigido, de acordo com a Eq.(3), para ter em conta a redistribuição das forças de inércia e efeitos não lineares na estrutura – coeficiente sísmico resistente – para comparação com a exigência . (3) 3.3 Avaliação da segurança pelo Método I O Método I permite a avaliação da segurança à ação sísmica através da relação entre a área de paredes na direção da ação sísmica e a área do piso. Para um determinado edifício existente, a estrutura verifica a segurança se, ao nível de cada piso j, o quociente entre a área de paredes na direção da ação sísmica ( ) e a área do piso for igual ou superior às exigências definidas em Bernardo et al. [5], de acordo com a Eq. (5): (4) em que: – relação entre a área de paredes exigida e área do piso, em função da zona sísmica, número de pisos e tipo de solo (ver Bernardo et al. [5]); – fator de correção para a tensão de corte inicial (coesão), dado por: (5) 60 pode ser obtido de acordo com Bernardo et al.[5], em função do tipo O valor mínimo da coesão de parede. Na realização de ensaios experimentais às paredes de alvenaria, o valor a adotar deverá ser o valor médio dividido pelo coeficiente de confiança referente ao nível de conhecimento adquirido para a estrutura. Na existência de vários tipos de paredes, poderá ser admitida uma tensão média ponderada (Eq. (6)): (6) A verificação do edifício ao nível de cada piso poderá realizada considerando as exigências gidas pelo coeficiente , definidos na Tabela 5, e de acordo com a Eq. (7): [5] corri- (7) 4 EXEMPLO DE APLICAÇÃO A título de exemplo, apresenta-se a avaliação de um edifico de alvenaria com pavimentos rígidos através do método I, II e III (EC8-3). O edifício destina-se a habitação, sendo constituído por cinco pisos acima do solo, com pé-direito de 3,0 m e altura total de 15,0 m. Na Figura 3 apresenta-se a planta do edifício, com área total de 156,25 m2. O edifício encontra-se fundado num terreno tipo B. Admite-se que as paredes são em tijolo maciço à exceção das paredes interiores, em tijolo furado, com as propriedades definidas na tabela da Figura 3, e que a massa total para a combinação quase permanente de ações é de 850 ton. Figura 3 Planta do edifício e propriedades dos materiais. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 6 Verificação da segurança pelo método III (EC8-3) e através dos métodos expeditos I e II. 5 CONCLUSÕES O presente trabalho teve como objetivo apresentar métodos simplificados de avaliação sísmica para edifícios de alvenaria com pavimento rígido até 5 pisos, válidos para todo o território nacional. Os métodos propostos permitem avaliar a resistência sísmica, sem recurso a análises numéricas e recorrendo apenas a parâmetros geométricos (Método I) ou em conjunto com as propriedades mecânicas dos materiais (Método II). Os métodos desenvolvidos poderão ser aplicados pela comunidade técnica, desde que sejam cumpridos determinados requisitos (ver Bernardo et al. [5]). As metodologias utilizadas no desenvolvimento dos métodos expeditos tiveram por base analises estáticas não lineares a um grande conjunto de edifícios e estudos probabilísticas e de fiabilidade estrutural. Os métodos foram calibrados através do método de referência do EC8-3 (método III), conduzindo a resultados mais ou menos conservativos de acordo com o método adotado. Por fim, apresentou-se um exemplo prático em que se verifica a concordância entre os resultados obtidos pelo método de avaliação II e III. No caso do método I, os resultados são mais conservativos. AGRADECIMENTOS Trabalho realizado no âmbito da Tese de Doutoramento financiada pela Fundação para Ciência e Tecnologia (FCT) - PD/BD/135325/2017, no âmbito do programa doutoral INFRARISK. REFERÊNCIAS [1] Diário da República Eletrónico, “Decreto-Lei n.o 95/2019 (https://dre.pt/pesquisa/-/%0Asearch/123279819/details/ maximized).” 2019. [2] Diário da República Eletrónico, “Portaria n.o 302/2019 (https://dre.pt/home/-/ dre/124642991/details/maximized).” 2019. [3] N. EN1998-3:2017, “Eurocódigo 8 – Projeto de Estruturas para Resistência aos Sismos – Parte 3: Avaliação e Reabilitação de Edifícios.” Instituto Português da Qualidade, 2017. [4] J. Ferry Borges and M. Castanheta, “Structural safety.” Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Curso 101, 3a Edição, Lisboa, Portugal, 1985. [5] V. Bernardo, A. Campos Costa, A. Costa, J. M. Catarino, and P. Candeias, “Métodos expeditos para avaliação sísmica de edifícios de alvenaria com pavimentos rígidos. Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas. Ed. LNEC. Série III. n.o 14,” 2020. [6] NP EN1998-1:2010, “Eurocódigo 8 – Projeto de Estruturas para Resistência aos Sismos – Parte 1: Regras Gerais, Ações Sísmicas e Regras para Edifícios.” Instituto Português da Qualidade, 2010. [7] V. Bernardo, R. Sousa, P. Candeias, A. Costa, and A. Campos Costa, “Historic Appraisal Review and Geometric Characterization of Old Masonry Buildings in Lisbon for Seismic Risk Assessment,” International Journal of Architectural Heritage (submitted), 2021. 61 62 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Comparação da eficácia de algumas soluções de reforço sísmico de escolas de betão armado Bruno Tomás Departamento de Engenharia Civil, ISE, Universidade do Algarve, Portugal, [email protected] João M. C. Estêvão Departamento de Engenharia Civil, ISE, Universidade do Algarve, Portugal, [email protected] RESUMO A aplicação conjunta da NP EN 1998-1:2010 (EC8-1) e da NP EN 1998-3:2017 (EC8-3) na reabilitação sísmica de edifícios existentes no Algarve, constitui um importante desafio técnico, designadamente em face do agravamento dos valores espectrais da ação sísmica para a generalidade dos municípios dessa região de Portugal continental, por comparação com a anterior regulamentação. Esse desafio é ainda maior para as construções escolares, por dois motivos: por um lado, porque a ação sísmica é aumentada no contexto das análises sísmicas a realizar neste tipo de construção, nomeadamente por força da utilização de um coeficiente de importância; por outro, porque no anexo nacional do EC8-3 é exigida a verificação de segurança de três estados limites (DL, SD e NC), ao contrário dos edifícios correntes, onde somente é necessário verificar a segurança para um estado limite (SD). No contexto do projeto PERSISTAH (Projetos de Escolas Resilientes aos SISmos no Território do Algarve e de Huelva), foi realizada a comparação da eficácia de diversas soluções de reforço de uma escola cuja estrutura é constituída por pórticos de betão armado, cujo projeto de estabilidade foi elaborado em 1981. Foram comparados os efeitos de seis estratégias de reforço, designadamente através da adição de contraventamentos metálicos (com três disposições distintas), adição de paredes resistentes, encamisamento dos pilares com betão armado e com materiais compósitos. Os resultados obtidos, com recurso a análises não lineares, demonstram que todas as soluções são viáveis, muito embora apresentem curvas de capacidade muito distintas. Na generalidade dos casos, o estado limite que mais condicionou as medidas de reforço sísmico testadas foi o NC. PALAVRAS-CHAVE: Reforço sísmico; Betão armado; Escolas; Algarve; PERSISTAH 63 64 1 INTRODUÇÃO O facto das estruturas existentes em betão armado apresentarem uma grande variabilidade no seu comportamento não linear, em função da dimensão dos pilares, número de pilares e dimensão dos vãos, por exemplo [1], isso torna mais difícil a utilização de métodos expeditos de avaliação da segurança sísmica. Os métodos estipulados na NP EN1998-3:2010 (EC8-3) [2] ganharam especial destaque com a publicação da Portaria nº 302/2019 [3], visando a verificação da segurança sísmica de edifícios existentes, e constituem a abordagem padrão, tal como está estipulado nos métodos que foram apresentados pelo LNEC (o denominado método III [4]), na sequência da referida legislação. De acordo com o EC8-3, a verificação de segurança das construções existentes, com estrutura em betão armado, é realizada em relação à capacidade de deformação dos elementos classificados como dúcteis, e à capacidade resistente dos elementos classificados como frágeis. No contexto da aplicação do EC8-3 no Algarve, as construções escolares constituem um desafio técnico por diversos motivos: (1) porque o Algarve apresenta os valores de ação sísmica mais elevados da NP EN 1998-1:2010 (EC8-1) [5]; (2) porque, sendo construções de classe de importância III, será ainda necessário aumentar os valores da ação sísmica, tendo em conta a necessidade de considerar o valor do coeficiente de importância; (3) porque neste tipo de edifícios não basta verificar a segurança em relação ao estado limite (EL) de danos severos (SD), como acontece para os edifícios correntes, sendo também necessário verificar a segurança em relação ao EL de limitação de danos (DL) e ao EL de colapso iminente (NC). Este problema ficou particularmente evidente no contexto do projeto PERSISTAH (Projetos de Escolas Resilientes aos SISmos no Território do Algarve e de Huelva), onde foram analisadas diversas escolas com estrutura em betão armado [6-9]. Os resultados que foram obtidos apontam para a necessidade do reforço sísmico generalizado destes edifícios, de modo a assegurar os níveis de segurança agora estipulados, pelo que é necessário perceber quais são as soluções mais eficazes para se atingir esse objetivo. Neste contexto, neste trabalho foram comparados os efeitos de algumas possíveis soluções de reforço de escolas com estrutura de betão armado, na sua resposta não linear. A escolha das quantidades de reforço mínimo a adotar foi baseada num processo incremental iterativo. 2 CASO DE ESTUDO O edifício escolar em análise corresponde a um dos módulos de uma escola cujo projeto de estabilidade foi realizado em 1981 (tendo por base a data consultada no processo a que foi possível ter acesso), que apresenta uma planta quadrada com dois pisos elevados. As fundações foram realizadas com betão de classe B180, e nos restantes elementos estruturais foi utilizado o B225, com a adoção de aço A40T em armaduras longitudinais, e de aço A24 em cintas e estribos, tendo por base a regulamentação em vigor na altura da elaboração do projeto [10]. A estrutura é constituída por uma malha regular de pilares com 7.20 m de distância entre eixos, ligados a fundações diretas constituídas por sapatas e vigas de fundação. Atendendo à dupla simetria da estrutura, para evitar a existência dos efeitos da torção nos resultados comparativos, e de modo a reduzir a morosidade das muitas análises não lineares que foram realizadas, somente foi estudado um dos pórticos do edifício (Figura 1). Os pilares apresentam secção transversal quadrada com 0.35 m de lado, cintados com armadura cujo afastamento corresponde a 12 vezes o diâmetro longitudinal, que era uma prática legal e corrente à época da construção. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Planta da estrutura, modelo do pórtico estudado, e secções dos pilares. As vigas são retangulares com 0.35 m de base por 0.60 m de altura, nas quais assenta uma laje de betão armado maciça de 0.18 m de espessura no piso elevado (à cota de 3.8 m) e 0.16 m de espessura na cobertura (à cota de 7.4 m), cuja distribuição de armaduras está apresentada na Tabela 1. Neste caso de estudo, foi admitido um nível de conhecimento KL3, muito embora não tenham sido realizados quaisquer ensaios in situ, pelo que apenas foram utilizados os dados indicados no projeto, designadamente por desconhecimento da localização específica de um qualquer edifício deste projeto-tipo, e tendo em atenção os objetivos deste trabalho. Neste contexto, foi realizado um conjunto de análises sísmicas estáticas não lineares da estrutura, recorrendo ao programa informático Seismostruct [11]. Tal como está estipulado no EC8-1, foram determinadas as curvas de capacidade para duas distribuições de forças horizontais: uma distribuição de forças “modal” (obtida a partir da configuração do primeiro modo de vibração), e para uma configuração “uniforme” (proporcional à massa de cada piso). O desempenho da estrutura foi comparado com os valores dos diversos estados limites, utilizando para tal o programa EC8spec [12]. Em vez de ter sido utilizado o método N2 [13], tal como está apresentado no Anexo B do EC8-1, foi utilizada uma modificação deste método [7], de modo a possibilitar a obtenção da percentagem da ação sísmica que está associada a cada EL. Desta forma, fica mais evidente a comparação da eficácia das soluções de reforço que foram testadas, através das denominadas curvas de desempenho. 65 66 Tabela 1. Distribuição da armadura longitudinal e transversal das vigas Os resultados obtidos (Tabela 2), demonstram que as quantidades de armadura existentes no projeto original são insuficientes para dar resposta aos atuais padrões de segurança que são estabelecidos no EC8-1 para o Algarve. Tabela 2. Percentagem da ação sísmica associadas a cada estado limite, para a estrutura original É de salientar que foi a resistência ao esforço transverso (devida à insuficiente quantidade de armaduras transversais) a condicionar o valor associado ao NC, que surgiu ainda antes do DL, e por isso todos os valores são coincidentes (com a mesma percentagem de ação). Neste contexto, foram testadas diversas soluções de reforço sísmico, de modo a avaliar a sua eficácia. 2.1 Adição de contraventamentos metálicos As primeiras soluções de reforço a serem testadas, designadas por R1, R2 e R3, corresponderam à adição de contraventamentos metálicos [9]: R1 - solução com contraventamentos em V centrados que corresponde ao caso c) da Figura 6.3 do EC8-1, com perfis HEA240 no primeiro piso e HEA160 no segundo; R2 - solução com contraventamentos em V centrados que corresponde ao caso b) da Figura 6.3 do EC8-1, com perfis HEA220 no primeiro piso e HEA160 no segundo; R3 - solução com contraventamentos diagonais centrados que corresponde ao primeiro caso da Figura 6.2 do EC8-1, com perfis HEA180 no primeiro piso e HEA100 no segundo. Este tipo de solução de reforço pode ser adotado sempre que for possível a remoção de algumas paredes de alvenaria de enchimento, onde são colocados os perfis metálicos de reforço, e posterior acabamento com recurso a placas de gesso cartonado. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Como pode ser observado na Figura 2, é a encurvadura dos perfis metálicos que desencadeia em seguida uma rotura associada ao corte dos pilares de betão armado, devido à insuficiência de cintagem desses pilares. É importante realçar que este tipo de solução de reforço poderá originar elevados esforços nos nós viga-pilar, que poderão levar à sua rotura, obrigando assim ao reforço do nó. Figura 2. Comportamento estrutural das soluções de reforço R1, R2 e R3. 2.2 Adição de paredes resistentes em betão armado Uma outra estratégia de reforço sísmico, que também foi estudada no âmbito do projeto PERSISTAH, consiste na adição de novas paredes resistentes em betão armado, com substituição de paredes de alvenaria de enchimento, por exemplo. Nesta solução de reforço (Figura 3), designada por R4, foi utilizada uma parede de 15 cm de espessura, com a armadura mínima permitida pela NP EN 1992-1-1:2010 [14], tanto transversal (Ø8//0.35m) como longitudinal (Ø10//0.35m). Os materiais utilizados para criar a parede resistente de betão armado foram o betão C35/45 e o aço A400NR. Figura 3. Adição de uma parede resistente em betão armado (solução R4). 2.3 Realização de encamisamento de pilares No anexo A.4 da NP EN 1998-3:2017, são referidas as soluções de encamisamento de betão armado, metálico e com FRP (Polímeros Reforçados com Fibras). Neste trabalho, foram testadas as soluções de encamisamento de betão armado e com CFRP (Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono). 2.3.1 Encamisamento de betão armado De acordo com o EC8-3, o encamisamento de pilares constitui uma forma de melhorar: (1) a capacidade resistente (designadamente à flexão e/ou ao esforço transverso); (2) a capacidade de deformação (logo, a ductilidade); (3) a resistência das emendas, por sobreposição deficiente. Assim, como o principal problema da escola em estudo consiste num défice de capacidade resistente dos pilares, esta solução está perfeitamente enquadrada com o indicado no EC8-3. Os materiais utilizados para efetuar o encamisamento em betão armado (Figura 4), à semelhança da solução R4, foram o betão C35/45 e o aço A400NR. 67 68 Figura 4. Secções transversais dos pilares com o encamisamento em betão armado (solução R5). O reforço consistiu num encamisamento em betão de 5 cm de espessura, armado longitudinalmente com 8Φ16, distribuídos de forma simétrica pela secção, e com cintas de Φ10//0.10m. 2.3.2 Encamisamento com CFRP O material utilizado para fazer o encamisamento dos pilares com CFRP foi o SikaWrap-170C Mesh, com uma resistência à tração de 4800 MPa, e módulo de elasticidade igual a 240 GPa. Para este tipo de solução de reforço (que foi denominada por solução R6), foi utilizada apenas uma camada de CFRP para todos os pilares que atingiram o estado limite NC nas diversas análises pushover realizadas com as distribuições “modais” e ”uniformes” de forças (Figura 5). Figura 5. Localização dos pilares encamisados com CFRP (solução R6). 3 DISCUSSÃO DE RESULTADOS Todas as soluções de reforço estudadas neste trabalho conseguiram assegurar os níveis de segurança estabelecidos no EC8-3, para os diferentes estados limites (Tabelas 3 a 5). Contudo, o comportamento global observado com as diversas soluções testadas foi bastante diferente, como pode ser constatado da comparação entre as diversas curvas de capacidade obtidas das análises realizadas, como se ilustra na Figura 6. No geral, foi o estado limite NC a condicionar a quantidade de material a usar no reforço sísmico, que foi quantificado de uma forma iterativa (designadamente porque, de acordo com o estabelecido no EC8-3, o objetivo principal é aumentar a capacidade de deformação da estrutura, que é uma característica altamente não linear), de modo a minimizar os custos associados. As soluções de reforço R1 a R4 permitiram aumentar, essencialmente, a resistência da estrutura, enquanto as soluções de encamisamento R5 e R6 possibilitaram um aumento muito significativo da ductilidade global, mas não tanto da resistência. A adição de sistemas de contraventamento em aço (soluções R1 a R3), permitiram assegurar os níveis de segurança sísmica estipulados no EC8-3. Contudo, importa salientar que os mecanismos de colapso continuam a apresentar um comportamento relativamente frágil, com rotura dos pilares de betão armado devidos a esforços de corte, após a encurvadura dos elementos diagonais do sistema de con- CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas traventamento. Além disso, também poderá ocorrer a rotura frágil dos nós. De entre os três sistemas metálicos de contraventamento que foram estudados, aquele que apresentou maiores níveis de ductilidade foi o da solução de reforço R3. A solução de reforço R4, com a parede resistente em betão armado, apresentou um elevado ganho de resistência, e garantiu os níveis de segurança estabelecidos no EC8-3, mas apresentou um mecanismo de rotura muito frágil. No contexto das soluções de reforço por encamisamento dos pilares (soluções R5 e R6), os níveis de segurança em relação aos diversos estados limites estipulados no EC8-3, foram assegurados através de um enorme ganho de ductilidade. A realização do encamisamento dos pilares em betão armado (solução R5) apresentou o mesmo nível de ductilidade por comparação com o obtido com o encamisamento realizado com CFRP, mas com maiores níveis de resistência. Assim, parece ser viável a escolha de uma qualquer destas soluções de reforço, no contexto das escolas existentes, designadamente por serem edifícios com um pequeno número de pisos elevados, caso existam paredes de alvenaria de enchimento que possam ser removidas. Neste cenário, a solução R5 será a única a apresentar aumento das dimensões aparentes da estrutura, induzindo assim um maior impacto arquitetónico. Figura 6. Comparação das curvas de capacidade obtidas com as diferentes soluções testadas. Tabela 3. Percentagem da ação sísmica associadas ao estado limite DL, para as diversas soluções de reforço sísmico estudadas 69 70 Tabela 4. Percentagem da ação sísmica associadas ao estado limite SD, para as diversas soluções de reforço sísmico estudadas Tabela 5. Percentagem da ação sísmica associadas ao estado limite NC, para as diversas soluções de reforço sísmico estudadas 4 CONCLUSÕES Do estudo realizado, foi possível concluir que é possível garantir os níveis de segurança sísmica estipulados na NP EN 1998-3:2017 para as construções escolares existentes, através de diferentes soluções de reforço. As necessidades de reforço sísmico foram principalmente condicionadas pela verificação de segurança em relação ao estado limite NC. As soluções estudadas que apresentaram melhor comportamento relativo, foram: a solução com adição de contraventamentos diagonais centrados (que corresponde ao primeiro caso da Figura 6.2 do EC8-1), que foi denominada por R3; as soluções de reforço através do encamisamento dos pilares em betão armado (solução R5) e com CFRP (solução R6), por serem as que apresentaram um comportamento mais dúctil. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao programa INTERREG-POCTEP España-Portugal e ao Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) pelo apoio financeiro através do projeto 0313_PERSISTAH_5_P. [1] Estêvão, J.M.C. (2018). Feasibility of using neural networks to obtain simplified capacity curves for seismic assessment. Buildings 8:151. https://doi.org/10.3390/buildings8110151. [2] IPQ (2017). NP EN 1998-3. Eurocódigo 8: Projecto de estruturas para resistência aos sismos. Parte 3: Avaliação e reabilitação de edifícios. Caparica, Portugal: Instituto Português da Qualidade. [3] DR (2019). Portaria n.o 302/2019 de 12 de setembro (in Portuguese). Diário da República, 1a série, no 175: XXI Governo Constitucional. p. 134. [4] Sousa, R.R.d., Costa, A.C., Costa, A. (2019). Metodologia para a avaliação da segurança sísmica de edifícios existentes baseada em análises de fiabilidade estrutural. Edifícios de betão armado. Relatório 81/2019 – DE/NESDE (Versão revista): Laboratório Nacional de Engenharia Civil. [5] IPQ (2010). NP EN 1998-1. Eurocódigo 8: Projecto de estruturas para resistência aos sismos. Parte 1: Regras gerais, acções sísmicas e regras para edifícios. Caparica, Portugal: Instituto Português da Qualidade. [6] Barreto, V., Estêvão, J.M.C. (2019). Feasibility of using steel bracings for seismic retrofitting of RC school buildings. In: Monteiro J, João Silva A, Mortal A, Aníbal J, Moreira da Silva M, Oliveira M, et al., editors. INCREaSE 2019. Faro: Springer International Publishing. p. 1117-27. [7] Estêvão, J.M.C. (2019). An integrated computational approach for seismic risk assessment of individual buildings. Applied Sciences 9:5088. https://doi.org/10.3390/app9235088. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas [8] Estêvão, J.M.C., Esteves, C. (2020). Nonlinear Seismic Analysis of Existing RC School Buildings: The “P3” School Typology. Buildings 10:210. https://doi.org/10.3390/buildings10110210. [9] Tomás, B., Barreto, V., Estêvão, J.M.C. (2019). Avaliação da viabilidade da utilização de elementos de contraventamento em aço como medida de reforço sísmico de escolas existentes no Algarve. XII Congresso de Construção Metálica e Mista. Coimbra: CMM. p. 547-53. [10] REBA (1967). Regulamento de estruturas de betão armado. Decreto no 47 723, de 30 de Maio de 1967. Lisboa: Imprensa Nacional. [11] Seismosoft (2018). SeismoStruct 2018 – A computer program for static and dynamic nonlinear analysis of framed structures. http://www.seismosoft.com. [12] Estêvão,J.M.C.(2016).UtilizaçãodoprogramaEC8specnaavaliaçãoereforçosísmicodeedifícios do Algarve. 10o Congresso Nacional de Sismologia e Engenharia Sísmica. Ponta Delgada, Açores: LREC. p. 1-11, CD25. [13] Fajfar, P., GaŠPerŠIČ, P. (1996). The N2 method for the seismic damage analysis of RC buildings. Earthquake Engineering & Structural Dynamics 25:31-46. https://doi.org/10.1002/(sici)1096- 9845(199601)25:1<31::aid-eqe534>3.0.co;2-v. [14] IPQ (2010). NP EN 1992-1-1. Eurocódigo 2: Projecto de estruturas de betão armado. Parte 1-1: Regras gerais e regras para edifícios. Caparica, Portugal: Instituto Português da Qualidade. 71 72 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Seismic assessment and strengthening applied to heritage: an experimental study on rubble stone masonry walls Madalena Ponte CERIS. Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal, [email protected] Rita Bento CERIS. Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal, [email protected] Andrea Penna Department of Civil Engineering and Architecture, University of Pavia, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, Série III, nº 17 de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. ABSTRACT The majority of the oldest heritage building in Europe are built in stone masonry, a highly heterogeneous material of difficult mechanical characterization. The structural vulnerability, that many present, makes it often necessary to resort to structural interventions to preserve their integrity. The seismic assessment and rehabilitation of heritage masonry buildings is a complex task, that requires great prior research work. The mechanical characterization of the masonry walls in these buildings, before and after strengthening, is a fundamental step towards the development of reliable seismic assessment and strengthening solutions. However, it is important to highlight that, the existing studies correspond mainly to masonry representative of Italian buildings. There is a lack in the mechanical characterization of masonry present in the traditional Portuguese buildings with and without strengthening. In case of more innovative strengthening solutions, such as FRCM systems with glass or carbon meshes, even for Italian buildings, there are no references to quantify their efficiency in terms of mechanical properties and deformation capacity of rubble stone masonry walls. Thus, six rubble stone masonry with hydraulic lime mortar specimens representative of traditional buildings of the centre-south region of Portugal and the Mediterranean countries were built. Different strengthening techniques were applied to the specimens, considering the requirements for interventions in historic buildings related to their authenticity, promoting minimum intervention, and ensuring the compatibility and durability of the materials. Furthermore, the frequent existence of frescoes/tiles in the interior conditions the application of the strengthening to only one side of the wall. Hence, strengthening techniques using FRCM systems with glass and carbon meshes were studied on only one side of the specimen. The main experimental results of quasi-static cyclic tests obtained through envelope curves, in terms of resistance and deformation capacity, are presented here. This paper is part of the Congress “Seismic Rehabilitation” theme. KEY-WORDS: Rubble Stone Masonry; Quasi-static Cyclic Tests; Seismic Strengthening; FRCM System; Heritage Rehabilitation 73 74 1 INTRODUCTION Six 120 x 120 x 40 cm3 rubble limestone and natural hydraulic lime mortar specimens, representative of ancient Portuguese monuments, were built in the Structures and Strength of Materials laboratory (LERM) of Instituto Superior Técnico (Fig. 1) with SECIL’s workforce and materials. To portray the current state of ancient Portuguese monuments, the specimens were built with several voids inside and were tested after a minimum period of 4 months after its construction to ensure the mortar’s hardness. Each strengthening solution was applied to two specimens, being in total: 2 walls unreinforced (URM 1 and URM 2), 2 walls with Glass-FRCM system (G 1 and G 2), and 2 walls with Carbon-FRCM system (C 1 and C 2). The FRCM system was applied only on one side of the specimens, as is the case of many historic buildings due to the frequent presence of mural paintings on the walls, and the ends of the grids were not mechanically fixed to the substrate. The FRCM system is bi-directional, and was fixed to the substrate with a proper natural hydraulic lime mortar and mechanical connectors applied by pressure ([1], [2]). Furthermore, appropriate measures have been taken to ensure the distribution of concentrated stresses around the connectors. Figure 1. Construction of the masonry specimens (left) and cyclic test set-up (right) at LERM, IST A constant vertical stress of 0.3 MPa was applied to the specimens ([3], [4]) during the tests. The walls were tested with boundary conditions as cantilever systems. After the vertical load was applied, the horizontal load was transmitted by a mechanical actuator at the top of the wall through a system of steel plates appropriately connected with steel bars. The set-up is presented in Fig. 1. The first part of the loading protocol followed consists of four cycles until reaching ¼ of the maximum horizontal force predicted. Thus, it is possible to characterize the elastic branch of the wall’s behaviour. After reaching this point, the loading protocol starts to be displacement controlled as in [5][4], using a control wire LVDT attached to the concrete beam at the top of the wall. On each lateral side of the wall, horizontal and vertical LVDT’s were placed as close as possible to the top, mid-height, and bottom of the wall. 2 RESULTS AND DISCUSSION For both unreinforced walls, there is a clear force decay after reaching the peak load (Fig. 2 a)). At that stage, the walls were completely damaged with clear diagonal shear cracks at both sides of specimens (Fig. 2b)). In the case of the strengthened walls, following the detachment of the strengthened walls from the concrete base, an initial rigid body behaviour with rotation took place for all strengthened walls (Fig. 2b)), without presenting significant strength degradation. Only for wall G 1, it was possible to observe a crack on the side with the strengthening solution. For all strengthened walls, the damage observed on the side without strengthening was due to toe crushing with some shear diagonal cracking. It is also worth mentioning that, since cracks were only present in the bed joints and no sliding occurred, the hysteresis cycles present in general low energy dissipation and strength degradation. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas a) b) Figure 2. a) Envelope curves; b) damage patterns for URM 1 (left) and C 2 (right) The key parameters obtained are presented in Table 1. It is possible to conclude that the strengthening solution presents almost no influence on the strength capacity of walls since it is only applied on one side of the wall, not causing the confinement of the masonry. However, in terms of seismic vulnerability, it is more interesting to analyse the drift capacity of the strengthened walls. The ultimate drift (δu) was defined at the first cycle where a reduction of 20% of the peak load (Vmax) occurred, or when the test stopped due to imminent detachment of parts of the wall. The ultimate drift of each wall was considered the minimum value between positive (push) and negative (pull) directions, except for wall G 2 because the strength decay occurs in the direction with a higher drift value. Opposite to the load capacity, the ultimate drift of the strengthened walls increases significantly, around 3.4 times for a system with a glass mesh and around 4.2 times with a carbon mesh. The effective stiffness used in the bilinearization of the envelope curves is the secant stiffness at 0.6Vmax. No significant influence of the strengthening in the effective stiffness of the masonry walls was found, as this parameter deeply depends on the connection of the wall to the concrete base. For walls URM 1, G 1, and C 2, in which a crack along the base was immediately formed at the beginning of tests, the equivalent stiffness is significantly lower than in the other walls. Table 1. Key parameters obtained with quasi-static tests CONCLUSIONS The results obtained are a first step towards the study of FRCM systems in rubble limestone with hydraulic mortar masonry walls. Both glass and carbon meshes show a significant increase of lateral drift capacity, about 3.4 and 4.2 times, respectively. While, in terms of strength and stiffness this is not visible, due to the application of the strengthening only on one side of the wall. Besides the different lateral drift capacity, both mesh materials presented similar results in terms of failure modes, peak load, and dissipated energy as the failure of the walls was controlled by the fragile behaviour of the connection of the masonry walls with the concrete foundation. For further studies, it is interesting to compare the economic aspect of both solutions. While the carbon mesh presents a higher increase of capacity, it is also the most expensive option. 75 76 Even though more experimental tests should be carried out, the results here obtained represent a valuable reference for seismic retrofit design purposes. ACKNOWLEDGMENTS The authors would like to thank SECIL for providing all materials and technicians for the construction of walls and the application of strengthening solutions. In addition, the first author would like to acknowledge the financial support of the Portuguese Foundation for Science and Technology through a PhD scholarship [grant number SFRH/BD/145571/2019]. [1] AC 434–13. 2013, Acceptance criteria for masonry and concrete strengthening using fabric- reinforced cementitious matrix (FRCM) composite systems. ICC Evaluation Service. [2] CNR-DT 215/2018. 2018, Guide for the Design and Construction of Externally Bonded Fibre Reinforced Inorganic Matrix Systems for Strengthening Existing Structures. CNR – Advisory Committee on Technical Recommendations for Construction, Rome, Italy. [3] Milosevic, J., Lopes, M., Gago, A. S., Bento, R. (2015) In-plane seismic response of rubble stone masonry specimens by means of static cyclic tests. Construction and Building Materials 82, 9–19. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.018 [4] Ponte, M., Bento, R., Costa, A.A. et al. (2021) Reduction of earthquake risk of the National Palace of Sintra in Portugal: the Palatine Chapel. International Journal of Disaster Risk Reduction. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2021.102172 (in press, journal pre-proof) [5] ASTM E2126 − 11. 2018, Standard Test Methods for Cyclic ( Reversed ) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings. American Society for Testing and Materials, (Reapproved 2018), 15p. https://doi.org/10.1520/E2126 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 77 78 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3D Model of a Pombaline Building: didactic models Ana Margarida Fernandes Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal, [email protected] Ana Tomé CERIS, DECivil, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal, [email protected] Carlos Sousa Oliveira CERIS, DECivil, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal, [email protected] ABSTRACT The “pombaline cage” is an anti-seismic wooden structure, thought and applied massively in buildings during the reconstruction of Lisbon, after the 1755 earthquake. Despite being a system that has been extensively studied in its structural and constructive essence, it appears that there is no global and accessible representation, as a whole, that facilitates its study and understanding. This study explores the potential of 3D printing technology FFF (fused filament fabrication) to recreate physical models, at scale, of a pombaline building archetype: a typical building composed by three aerial floors, ground floor and roof. The requirements of the models were essentially based on educational and training objectives. The scales of the models considered the general description of the structure (1:50) and the representation of details that allowed to deep its understanding such as the “Saint Andrew” cross (1:10). The results obtained demonstrated the ability to describe the “pombaline cage” as a whole. KEYWORDS: Pombaline Cage 3D, Physical models, 3D printing, Teaching, Didactic models. 79 80 INTRODUCTION There are countless works on pombaline construction in its multiple angles, e.g., cultural and architectural, structural behavior under different active loads, innovative contribution to the evolution of construction [1, 2, 3, 4, 5]. As for the representation of this structure, there are several approaches based on drawings, diagrams and photographs [6, 7, 8]. Regarding its physical representation, it can be said that it is scarce, with the available one being quite incomplete. The existing models mainly focus on specific components, with few showing details of connection, or connections with the other elements of the building. We can confirm that we have not found one that would allow us to understand the operation and global aspect of the pombaline building. This study aims to the fully understanding of the structure of the pombaline cage, since the existing physical models do not guarantee its global understanding in relation to all elements of the building. The main objective - to develop and make available didactic models - is directly related to the lack of models designed for this purpose. The developed models aim to associate essential and relevant knowledge about the pombaline cage, resulting in an integrative representation. We opted for the presentation of several physical models because they allow a more direct reading of the object under study and a more immediate and interactive knowledge sharing. The use of 3D printing, according to the FFF (Fused Filament Fabrication) method, uses the fusion and deposition of a thermoplastic material allowing the creation of pieces with different shapes, regular or organic, by successive layers deposited on a platform. The printed models have good finishes and support any type of detail. The low costs associated with the process facilitate experimentation and reproduction of the model. There are essentially three topics to consider: 1) the complete understanding of the pombaline construction, 2) the advantages of physical models for studying the represented objects, i.e., the didactic value of the models and, still, 3) the potential of 3D printing applied to the development of scale physical models. I. History and representations of the pombaline cage and its antecedents In Lisbon, on November 1, 1755, there was a strong earthquake that reached grade IX on the Mercalli Intensity scale. Without any kind of land use plan and with buildings that lacked the necessary structure to support the type of forces resulting from an earthquake, the city was completely destroyed. 10% of the buildings were destroyed, 60% were damaged and the remaining 30% did not suffer damage. The highest height buildings were the ones that suffered the most damage [9]. Taking charge of the reconstruction of Baixa de Lisboa, the Marquis of Pombal brought together a group of professionals who took the first steps to stabilize and guarantee the safety of the population. Urban functioning was restored, draining stagnant water, registering ruined buildings and removing debris with the work of prisoners [10]. Considering the possibility of a new earthquake, the Marquis of Pombal demanded that the buildings to be built should integrate an earthquake-resistant structure, in order to avoid further uncontrolled destruction of the city. In response, the pombaline cage was created. A latticed structure, in wood, resistant to the different directions of the seismic waves. For the first time in human history, a city has been (re) built using seismic-resistant techniques [2]. The pombaline cage follows the development of several types of earthquake-resistant structures over time. The structure most comparable to the pombaline cage is, until today, the so-called Baraccata house. It is a building with one or two floors in height, regular and symmetrical. The wooden porches with sleepers, filled with clay or stone masonry, ensure resistance to earthquakes. There are multiple theoretical studies on the subject of the pombaline cage, but in relation to physical models, there are only two known cases. The existing model at the Civil Engineering Museum of the Instituto Superior Técnico (IST), in Lisbon. This portrays only the wooden structure, from the crosses of Santo André, to the way the stairs develop (Fig. 1). The model of the Sapadores Firefighters Regiment of Lisbon is a simplified model of two floors, also in wood, which shows part of the pombaline structure, aiming at its study by the firefighters (Fig. 2). 81 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figure 1. Photograph of the pombaline cage model from the IST Museum of Civil Engineering. Source: Wikimedia, 2008. Figure 2. Pombaline building model in the Sapadores Firefighters Regiment of Lisbon. Credits: Manuel Levita, 2015. In: Facebook CML. II. Constructive and structural description of the pombaline cage The pombaline buildings have varied characteristics, depending on their location on the block. The height remains regular, the length is variable, and the number of spans can vary between two and six, the most common being the presentation of three or four spans. The structure of the pombaline building on alluvial soil, in the embankment of an old shipyard, required a type of foundation of its own, with emphasis on the use of two of them (Mascarenhas, 2009). The first type of foundation consists of a set of piles that are in direct contact with the ground. These support masonry arches strategically located under the gap between the walls and the ground floor pillars. The second type of foundation differs from the first one in that it does not have arches, but a masonry slab that rests directly on the wood railing. Throughout the building’s implantation area there is a structure of piles and logs. Thus, master walls and pillars share the same foundation, contrary to what happens in the previous system. The ground floor develops essentially on pillars and master walls corresponding to the exterior walls, creating a free space used in a multipurpose manner. These pillars are built by rigging large stones, carefully cut. The walls, on the other hand, are formed with large irregular shaped stones garnished with smaller stones. This floor reveals a structure completely different from that of the upper floors, secured in two different ways: the first by masonry pillars, as described above, topped by brick arches; the second, through pillars connected by arches and also brick vaults, therefore, there is no reinforcement of wooden structure. The pombaline cage, developed on the aerial floors, consists of a kind of matrix, in which the fit between different pieces is done strategically. The vertical, plumb elements, continuous along their length, equivalent to the dimension of the right foot of the floor, are distributed equally. Its ends fit into horizontal elements, the arrows. These pieces are present only on the horizontal perimeter of each wall. Other horizontal elements, the struts, fit into the plumbs and prevent their lateral movements. In this way a grid is created, in which the lateral movements are hindered, but it is necessary to introduce diagonal elements, struts, which form the crosses of Saint Andrew to resist the horizontal forces, the most typical during an earthquake. Different types of wall can be highlighted (Fig. 3): 1) main walls, located on the façades, present a simplified structure, without diagonal elements; 2) structural or frontal walls, interior walls formed by the most recognized structure of the pombaline cage - they have vertical, horizontal and diagonal elements, forming the crosses of Saint Andrew and; 3) non-structural walls, partition walls. In each case, the cage works differently and its parts are distributed differently. 82 Figure 3. Representation of main walls, frontal walls and partition walls, respectively (Nunes, 2017). Floors and ceilings vary from floor to floor. The type of floor on the ground floor varies depending on the use of this space. If intended for commerce, the floor consisted of a large irregular stone slab. If intended for stables, the case of most secondary street buildings, the floor was cover with graded pavement or even dirt [11]. The ceilings on the ground floor are also very different from the ceilings on the upper floors. They are presented in stone or brick masonry, composed of arches or vaults, covered with a plaster of sand and lime. From the first floor, in perfect harmony with the rest of the pombaline cage structure, wooden floors are developed, the element that interconnects all the other elements of the structure. The beams rest on the brackets, through a half-wood samblage, with a top to bottom nail. To guarantee the horizontality of the floors, beams and frames, they should be perfectly level with each other. In addition to laying on the façades and delivery to the masonry walls, the beams also rested on the façades of the front walls, which ensured the connection of the floor to all the walls and also helped to keep the beam completely straight. The cladding on the upper part of the beams was normally made of wood, with planks of timber. These boards were nailed perpendicular to the framework, from top to bottom. Regarding the floor coverings, different techniques could be applied. One of the most used was similar to the paving of the floor, where, at the bottom of the framework and perpendicular to it, wooden planks were nailed. The stairs of the pombaline buildings, for the sake of lighting, are built close to the main façade, or the back façade. The staircase develops differently on the ground floor. On this floor, the first and / or second flight of stairs is made of stone masonry, limited by resistant masonry walls. From the first floor, the development of the stairs is made of wood. The stairwell consists of three front walls, one of which divides the two flights of stairs between floors. The legs, diagonal elements on which the steps rested, were locked to a stone block, which served not only as a starting point, but also as a guarantee of locking them. The roof has a simple shape, with trusses, madres, poles, rows and counterfrechal, which support the straw tiles. This gabled structure is supported by the structure of the walls of the main façade and back. Although the roofs are very similar from building to building, in the pombaline system there are two types of roof: mansard and triangular. III. Educational models, 3D printing, teaching and heritage - for a synthesis The way of thinking about Architecture was until recently directly related to the production of drawings by hand, a common means of communication between architect, engineer and client. With the advancement of technology, three-dimensional, digital and physical representation, allows more effective communication of the proportions, perspectives and functionalities inherent to the project [12]. 3D modeling deals with the digital three-dimensional representation of an object, using software. Its use paves the way for workflows that allow the incorporation of rapid prototyping technologies, such as 3D printing, and CNC (computer numerical control) for the production of physical models. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas There are several 3D printing techniques and materials, but the one used in the production of the Pombaline cage models developed was the fused filament fabrication (FFF). FFF technology works by melting and depositing a thermoplastic material, such as PLA (lactic polyacid), to create pieces of specific design. Among the several advantages of 3D printing are the high precision and detail of the pieces, even in the scales of greater reduction, unlimited production of pieces with the same shape and size, good finishes and little waste of material [13]. With the evolution of technology and its increasingly frequent application in several areas such as industry and construction, the lack of preparation in this area of future professionals has become a concern. The introduction in teaching of themes related to 3D printing has been verified, mainly at international level, in schools, universities and libraries [14]. The use of 3D printing to support the development of projects in several disciplinary areas (e.g. mechanical engineering, chemistry, materials) and the creation of didactic models to support teaching (e.g. biology, anatomy, astronomy) is an increasingly common practice. Didactic models are physical models that aim to assist the practice of teaching. These models appear as a complement, both in practical and theoretical disciplines, offering a more direct transmission of information, through touch and the observation of various perspectives. In the teaching of architecture, although it is common to use prototypes, or models, as a method of simulating the design process, the use of didactic models in the teaching-learning process is not, however, a practice. Disciplines based on theory such as History, Structural Construction, Building Rehabilitation, etc., do not, as a rule, use didactic models to demonstrate fundamental concepts and notions. Nor does this occur in disciplines of a theoretical-practical nature such as architectural design or in laboratory-based disciplines such as Strength of Materials, Conservation and Restoration Theory, Geotechnics and Foundations, among others. Due to the existence of buildings with historical and cultural value, it is a common practice to store and share information about the past, present and possible future that the building may have. To this end, and with the evolution of technology, methods of massive data acquisition (e.g. laser scanning) have become increasingly complete and accurate, allowing to reinforce digital workflows. In this context, three-dimensional modeling and exploration of model production methods are not only used to understand the intention and complexity of existing buildings but also to understand what developments can occur in the cases under study [15]. Unfortunately, in the area of architecture there are not many examples of didactic models dedicated to the study of the built heritage. However, in other areas, e.g., archeology, 3D printing models are more and more frequent, with studies of reconstruction of ruins using this technology. IV. Development of physical models of the pombaline cage The realization and production of the physical models was a phased task, defining, first, its requirements considering its usefulness and final objective, and later carrying out the modeling, planning and preparation for printing, and finally its printing and assembly. Considering the didactic purposes of the models, the main requirements considered were size, weight, transportability and level of detail were defined as main requirements. The scale of the models was a key factor in responding to all requirements. A 1:50 scale model was chosen - as a representation of the whole - complemented by 1:10 scale detail models. After the in-depth study of the parts belonging to the pombaline cage, described earlier, the virtual construction of the models began. All virtual development was carried out in an Autodesk AutoCAD® environment. The initial phase went through the exploration of the modeling strategies most appropriate to the objectives of the work. All parts developed are the result of a similar modeling process. The profile of the parts was designed in two dimensions and subsequently extruded, resulting in a solid. The grooves and voids present in each element resulted from the application of Boolean operations, such as subtraction, union and intersection between the different volumes. The 1:50 scale model was developed thinking initially about its plan and later developing and modeling its parts, from the vaults of the ground floor, through the structure of the pombaline cage on the aerial floors, as well as the representation of the building, ending at production of the roof elements, their structure and coating. 83 84 Figure 4. Complete modeling of the 1:50 scale model (upper left corner) and of the 1:10 scale models: frontal, stairs, eaves and foundation piles, respectively. The 1:10 scale models were created as a complement to the 1:50 scale model, i.e., they are important details whose representation is not feasible in the model with the greatest reduction. The analysis of this set of models is what allows the global and complete understanding of the structure of the pombaline cage and its relationship with the remaining elements of a pombaline building. The planning of the physical models was thought during the three-dimensional modeling of the models and carried out immediately after the end of the modeling, so that it became possible to move to the final phase, the printing. This process is very important because the success of printing the parts depends on it. Little thought can lead to difficulties in printing, that is, errors and unnecessary expenditure of time. For the planning of the parts it was necessary to understand how the printer works and what are the best methods so that the printing of the parts took the shortest possible time. After planning, parts printing started. Although, normally, without any hitch, failures sometimes occur (e.g., chain break, poor adhesion of parts to the printing platform, filament failure). When these errors do not occur, the part is usually printed without imperfections and with an excellent finish. The printing time of the parts can take several hours, depending on their size and the print settings adopted. The assembly of the models was done very quickly, since the parts at the end of their printing, present good finishings. V. Discussion of results and future developments The result of the models is, in general, very satisfactory. Reading the models as a set allows a very complete understanding of what pombaline buildings are, as well as the structure of the pombaline cage. The 1:50 scale model represents a well-executed replica of how a pombaline type building is structured, allowing an understanding of how the structure connects with the rest of the building. The detail and completeness of this model, from the ground floor structure to the development of the roof structure, is the result of a thorough study of all elements of the structure. The 1:10 scale models faithfully represent each component part and how each one fits into the others, gradually showing, through a puzzle-like assembly, how each detail is obtained step by step. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figure 5. Final result of the 1:50 scale model (top left corner) and the 1:10 scale detail models, frontal, stairs, eaves and foundation piles, respectively. The real difference between this model and the existing ones is the fact that details are attached to a less scale reduction, which, being dismountable, make the experience of understanding the structure much more personal, as each person can, in a simplified way, but realistic, simulate the construction and the necessary steps adjacent to the production of certain parts of the building. The models present aspects that can be improved, for example, in the 1:50 scale model, make the building’s representative part more realistic, by applying more details, such as balconies and their railings, applying typical stonework details of the pombaline buildings, or even use a different color that is more common outside the pombaline buildings. In relation to the 1:10 scale models, the use of more fitting points only for model purposes, which would allow the stability of certain parts without the use of glue, since their purpose is to be dismountable. Still, if you feel the need, later you can create more details that are considered relevant or even make a complete model, all dismountable, on a scale of less reduction, which allows to show exactly the whole process and elements used for the construction of a pombaline building. It is expected that the simulation of the “construction” allowed by the models will be accompanied by technical guidelines for assembly to be developed in the future. These guidelines would provide a brief theoretical framework on the structure of the pombaline cage and explanations of the construction procedures and technical designations of the elements, which would complement the didactic (and, why not say it, playful) potential of these models. CONCLUSION The structure of the pombaline cage is a true example of the evolution of construction. Its historical and cultural importance is indisputable. The fact that it is such an innovative structure, taking into account the time and situation in which the city of Lisbon was in, and since an earthquake of the same dimensions has not been repeated (despite the predictions in this regard), it is vital to preserve integrity of this structure, because a large part of the buildings in the older pombaline quarter of the city were built based on it. The rehabilitation of these types of buildings must be considered and respect the stability of the structure, so that it can ensure the appropriate level of seismic safety, if and when necessary. Technological evolution, associated with the study of heritage, guided the realization of this dissertation, which, despite having been a lengthy process, is very advantageous, when compared to traditional methods of model production, its time of realization, as well as its quality and strength. The digital workflow considered and the use of 3D printing technology allowed the development of physical models relatively easily, with moderate costs. Due to these advantages, the models can be easily reprinted - an important factor for their sharing and dissemination of the knowledge represented in them. The models obtained meet the intended objective, as they reliably represent the seismic resistance system of the cage. It is possible to analyze the development of the structure over the four floors from various angles. Through its observation it is possible to describe, in general, how this structure evolves, providing a global understanding of it, contrary to what happens with pre-existing models. 85 86 REFERENCES [1] França, J. (1989). A reconstrução de Lisboa e a arquitectura pombalina. 3rd ed. Lisboa: InsCtuto de Cultura e Língua Portuguesa, 127 p. ISBN: 978-989-99505-1-1 [2] Lopes, M. (2012). Estrutura Sismo-Resistente da Gaiola Pombalina: Passado e Futuro. 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Neste contexto, é de especial importância usar os efeitos dos sismos que são conhecidos para balizar qual terá sido o nível de aceleração a que os edifícios foram sujeitos, que é um importante contributo para a definição da real perigosidade sísmica da região, e consequente risco sísmico do edificado. Existe o conhecimento de que foram afetadas algumas escolas do denominado “Plano dos Centenários”, o que é algo relevante, dado que todas as escolas de cada uma das tipologias deste tipo de edifícios de alvenaria foram construídas com o mesmo projeto. Contudo, aparentemente nenhuma destas escolas colapsou ou apresentou danos significativos nas paredes, que evidenciem uma importante resposta não linear, tendo somente apresentado alguns danos nos arcos, frontões e chaminés. Como este tipo de escola foi amplamente estudado no contexto do projeto PERSISTAH (Projetos de Escolas Resilientes aos SISmos no Território do Algarve e de Huelva), quer o seu comportamento linear, quer o não linear, e ainda existem muitas destas escolas por todo o Algarve, isso possibilita que seja determinada uma estimativa para o intervalo de acelerações a que foram sujeitas em 1969. Assim, foi realizada a análise linear detalhada de uma escola localizada num afloramento rochoso da Carrapateira, de modo a possibilitar a determinação de uma estimativa do limite inferior de aceleração de pico, assim como foi realizada a análise não linear da mesma escola, o que possibilitou a obtenção da estimativa do limite superior de aceleração de pico, que são apresentados neste trabalho. PALAVRAS-CHAVE: Sismo de 1969; Escolas; Plano dos Centenários; Alvenaria; Algarve; PERSISTAH 89 90 1 INTRODUÇÃO Tem sido evidente, um pouco por todo o mundo, o efeito dos sismos nos edifícios das escolas que foram construídas em alvenaria tradicional, principalmente quando foram sujeitas a alterações e ampliações ao longo da sua existência, designadamente com introdução de elementos estruturais em betão armado, muitas vezes sem que tenha existido qualquer preocupação em relação ao possível efeito da ação dos sismos. Um exemplo do mau comportamento sísmico deste tipo de edifícios, foi o colapso de uma escola em San Giuliano di Puglia após o sismo de Molise (Itália) de 2002 [1]. Isto deve servir de alerta para Portugal, e em particular para a região do Algarve, dado que esta foi a região continental onde ocorreram os últimos colapsos de edifícios de alvenaria, como consequência do sismo de 28 de fevereiro de 1969 [2]. O efeito dos sismos nas escolas tem sido alvo de estudo em países como a Itália [3, 4], onde existem construções em alvenaria tradicional de pedra com bastantes semelhanças ao observado em Portugal. Foi neste contexto que surgiu o projeto PERSISTAH (Projetos de Escolas Resilientes aos SISmos no Território do Algarve e de Huelva), no decorrer do qual foi estudado o comportamento sísmico de muitas escolas do ensino básico existentes na região do Algarve [5]. Presentemente, ainda existe muita incerteza sobre qual deverá ser o nível de ação sísmica a adotar na região do Algarve, atendendo aos estudos contraditórios que têm vindo a ser publicados. Um exemplo dessa contradição, são os resultados do projeto SHARE [6] por comparação com o nível de ação estipulado na NP EN 1998-1:2010 (EC8-1) [7], que são documentos com idades semelhantes. Do ponto de vista científico, infelizmente não existem registos instrumentais que permitam perceber qual foi o nível de aceleração a que a região já foi sujeita no passado. Os registos instrumentais com os maiores valores de aceleração de pico que já foram registados no Algarve, foram obtidos na sequência da ocorrência do sismo de 17 de dezembro de 2009 (M=6.0, IPMA). Contudo, este sismo não teve os efeitos sobre o património construído que foram observados após o sismo de 1969 (M=8.0, IPMA), para o qual não existem registos intensos no Algarve, somente em Lisboa, no maciço Norte de amarração dos cabos de suspensão da “Ponte 25 de Abril”. Como é possível observar na Figura 1, estes dois sismos ocorreram nas duas zonas marítimas que tem apresentado a maior atividade sísmica ao longo das últimas décadas. Assim, é da maior importância a análise sísmica de edifícios existentes em 1969, e que sobreviveram às vibrações sísmicas a que foram sujeitos. As escolas do denominado “Plano dos Centenários” constituem uma boa escolha de casos de estudo, atendendo ao elevado número destas construções de alvenaria de pedra ainda existentes no Algarve, designadamente porque foram construídas com base em projetos-tipo, pelo que apresentam elevada repetição de edifícios com as mesmas características dinâmicas. Tal como é referido nos relatórios sobre o levantamento dos efeitos do sismo de 1969 no património então edificado no Algarve [2], as escolas do “Plano dos Centenários” apresentaram relativamente poucos danos, com alguma variabilidade na sua severidade, em função da sua localização. No caso das escolas da Carrapateira e da Bordeira, localizadas a relativa pouca distância entre si (a 221 km e 224 km do epicentro, respetivamente), foi evidente essa diferença. Eram ambas escolas primárias na altura do sismo (atualmente com outro tipo de utilização), que foram realizadas com base num projeto-tipo de escola primária do Algarve, da autoria do arquiteto Aberto Braga de Sousa [8], e possuíam uma única sala de aula, mas edificadas em terrenos de fundação muito distintos, o que terá condicionado a resposta sísmica de cada um dos edifícios. A escola do “Plano dos Centenários” que se encontrava mais próxima do epicentro do sismo de 1969, estava localizada em Sagres, apresentando características construtivas semelhantes à da escola da Carrapateira, mas com duas salas de aula. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Isolinhas do número de sismos com M ≥ 2.5 ocorridos num raio de 10.0883 km a partir de cada ponto (as isolinhas com menos de 4 sismos não foram representadas), registados entre 1961 e 2020 (IPMA), e localização dos epicentros dos sismos de 1969/02/28 (M=8.0) e de 2009/12/17 (M=6.0). Neste contexto, neste trabalho é apresentado um estudo do comportamento sísmico de três antigas escolas primárias do “Plano dos Centenários” (localizadas na Carrapateira, Bordeira e Sagres), recorrendo a análises lineares e não lineares, o que possibilitou a obtenção de uma estimativa do intervalo de acelerações a que poderão ter sido sujeitas por efeito do sismo de 1969, e a correspondente comparação com os valores de registos que foram obtidos na rede KiK-Net do Japão, após a ocorrência de um sismo com magnitude idêntica à do sismo de 1969 (M=8.0), em locais localizados a distâncias epicentrais semelhantes às das escolas estudadas. Paralelamente, também foram usados espectros de resposta resultantes de uma lei de atenuação estabelecida para a Europa [9], mas considerando unicamente situações de afloramento rochoso, para as quais os resultados estão próximos dos observados no registo do sismo ocorrido no Japão, acima referido. 2 ESTIMATIVA DE ACELERAÇÕES RESULTANTES DO SISMO DE 1969 (M=8, IPMA) 2.1 Registos de um sismo no Japão com M=8.0 Após uma pesquisa nas principais bases de dados de registos instrumentais de sismos intensos, ficou evidente que não existem muitos registos de sismos com este nível de magnitude, o que realça a importância do sismo de 1969 no contexto da perigosidade sísmica da região do Algarve. Por outro lado, encontrar registos em terrenos rijos, com pequena amplificação associada a efeitos geológicos locais, juntamente com registos em terrenos brandos, com as distâncias epicentrais desejadas e com zona epicentral marítima, tornou a tarefa de recolha de informação ainda mais difícil. Assim, a única rede sísmica consultada que conseguiu cumprir com estes requisitos, foi a rede KiK-net localizada no Japão, onde foi possível encontrar um sismo que reunia todas as condições atrás referidas. Esse sismo ocorreu ao largo do Japão a 26 de setembro de 2003, com magnitude M=8. Uma das vantagens da rede KiK-net, reside no facto de existirem dois aparelhos de registo em cada localização, um posicionado à superfície, e outro em profundidade, o que permite uma melhor avaliação do grau de amplificação observado em cada local de registo. Foram procuradas estações apresentando distâncias epicentrais semelhantes às do local do registo obtido na “Ponte 25 de Abril” (338 km), da escola da Bordeira (224 km), da escola da Carrapateira (221 km), e da escola de Sagres (206 km). Os resultados das estações escolhidas, que apresentavam as acelerações mais baixas e mais elevadas na proximidade das distâncias pretendidas, estão apresentados na Tabela 1. 91 92 Tabela 1. Estações da rede KiK-net escolhidas, com indicação das velocidades médias das ondas de corte nos 30 m superficiais (vs,30), para comparação de valores de aceleração de pico medidos à superfície (ag), com base nos registos do sismo ocorrido no Japão em 2003/09/26, com M=8. 2.2 As escolas do “Plano dos Centenários” da Carrapateira e da Bordeira A antiga escola primária da Carrapateira está edificada em cima de um afloramento rochoso de xisto (Figura 2). De acordo com a informação da Câmara Municipal de Aljezur, que está atualmente na entrada do edifício, esta antiga escola primária foi construída na década de 40 do século XX. A arquitetura da antiga escola primária da Bordeira (Aljezur, Algarve) é idêntica à da escola da Carrapateira (Aljezur, Algarve) [2]. Figura 2. Antiga escola primária da Carrapateira (Aljezur, Algarve). Em 1969, estas antigas escolas primárias tiveram desempenhos muito diferentes. A escola da Carrapateira, localizada num afloramento rochoso de xisto, teve danos muito ligeiros, essencialmente localizados na ligação entre os arcos traseiros e a sala de aula, enquanto a escola da Bordeira, localizada num vale aluvionar junto ao leito de uma ribeira, apresentou danos muito mais extensos, com queda do frontão existente sobre a entrada principal [2]. Deste modo, o desempenho sísmico destas duas escolas constitui uma forma de estimar o nível de aceleração a que foram sujeitas. Para tal, foi realizado um conjunto de análises sísmicas, lineares e não lineares, dos edifícios em questão. Em relação às análises lineares, foi utilizado o programa SAP2000 [10]. Quanto às características mecânicas dos materiais, foram usados os valores médios apresentados nas normas italianas [11, 12], tal como foram adotados em outros estudos realizados para o Algarve [13], e tendo por base os resultados de ensaios realizados com alvenaria de pedra calcária da região [14]. Estes valores também serviram de base às análises sísmicas estáticas não lineares, recorrendo ao programa Tremuri [15], para a determinação das curvas de capacidade [16]. Em seguida, foi adotado o procedimento desenvolvido no âmbito do projeto PERSISTAH, por forma a avaliar a resposta sísmica de um edifício sujeito à ação de um qualquer espectro de resposta [17]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas No contexto das análises lineares das escolas da Carrapateira e da Bordeira, foram utilizados os registos obtidos na estação KKWH12 (Tabela 1), por apresentarem baixos níveis de amplificação local (é quase rocha, logo à superfície) e terem sido registados a uma distância epicentral que se enquadra na localização relativa das escolas em relação ao sismo de 1969. O modelo estrutural implementado no SAP2000, assim como os resultados das tensões obtidas da análise linear (SAP2000), e as curvas de capacidade obtidas da análise não linear (Tremuri [15]), estão apresentados na Figura 3. Figura 3. Modelo estrutural (SAP2000) da antiga escola primária da Carrapateira (Aljezur, Algarve), e respetivos resultados, e curvas de capacidade obtidas com o Tremuri. Para que fosse possível obter uma estimativa do previsível intervalo de acelerações a que as escolas foram sujeitas, foi necessário estimar qual o valor mínimo de tensão que poderá originar fendilhação na argamassa (à base de cal) que constitui o reboco deste tipo de edifício de alvenaria tradicional. De acordo com os cadernos de encargos dos processos das escolas do “Plano dos Centenários” a que foi possível ter acesso, a alvenaria de pedra era construída com argamassa de cal aérea e areia ao traço 1:3, ou cal hidráulica e areia ao traço 1:4. Na bibliografia consultada sobre o assunto, existem diversos valores de resistência à flexão para este tipo de reboco, resultantes de testes realizados, designadamente com valores compreendidos entre 0.2 e 0.8 MPa para a argamassa à base de cal aérea [18], e entre 0.2 e 0.6 MPa para a cal hidráulica [19]. Por outro lado, foi usado o espectro de resposta obtido com uma lei de atenuação [9] (com fonte pontual) para estimar o nível de aceleração que origina um deslocamento correspondente ao do estado limite de limitação de danos (DL), tal com é definido na NP EN 1998-3:2017 [20]. Dos resultados das análises lineares realizadas com os registos do Japão, foi possível estimar uma aceleração mínima de 0.41 m/s2 para originar tensões de tração de 0.2 MPa nos arcos das escolas 93 94 da Carrapateira e da Bordeira, de modo a originarem os danos observados em 1969 [2]. Em relação à escola da Bordeira, foram obtidos os esforços resultantes da ação sísmica na base do frontão (através de um section cut), o que possibilitou a estimativa do valor mínimo de aceleração de pico necessária para derrubar o frontão (admitindo uma resistência à tração de 0.2 MPa), tendo em conta o conteúdo espectral do sismo registado do Japão (com M=8), e correspondeu a 0.78 m/s2. Com base nas análises não lineares realizadas, também foi possível estimar a aceleração de pico necessária para se atingir o estado limite DL. Para a escola da Carrapateira, e com base no espectro de resposta da lei de atenuação, foi estimado um valor de 2.03 m/s2. Com base no conteúdo espectral estipulado para o sismo tipo 1 da NP EN 1998-1:2010, num terreno tipo A, foi possível estimar uma aceleração de pico de 1.41 m/s2. Estes valores podem ser entendidos como correspondendo aos limites superiores de aceleração de pico a que esta construção poderá ter sido sujeita em 1969. 2.3 A escola do “Plano dos Centenários” de Sagres A antiga escola primária de Sagres (Figura 4) também corresponde a uma escola do “Plano dos Centenários” da autoria do arquiteto Alberto Braga de Sousa [16]. Figura 4. Antiga escola primária de Sagres (Vila do Bispo, Algarve), e correspondentes curvas de capacidade obtidas com o Tremuri. Atendendo aos resultados das análises não lineares realizadas, foi possível estimar as seguintes acelerações de pico necessárias para se atingir o estado limite DL nesta escola: 2.14 m/s2, com base no conteúdo espectral da lei de atenuação; 1.55 m/s2, com base no espectro de resposta estipulado na NP EN 1998-1:2010 para o sismo tipo 1, num terreno tipo A. 3 DISCUSSÃO DE RESULTADOS Provavelmente, é importante o estudo aprofundado dos efeitos do sismo de 1969, designadamente com vista à calibração da ação sísmica para Portugal continental, e em particular para o Algarve, que foi a região onde os efeitos foram mais graves, originando o colapso de diversas construções. Contudo, é difícil distinguir os efeitos que resultaram de elevados níveis de vibração a que as construções foram sujeitas, ou de, simplesmente, de uma elevada vulnerabilidade das construções mais atingidas. Se observarmos os valores de aceleração de pico que constam na Tabela 1, é evidente a elevada variabilidade de valores para distâncias epicentrais da mesma ordem de grandeza, em resultado dos diferentes níveis de amplificação observados em cada local de registo. É muito vulgar esse efeito superar o efeito da CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas atenuação das vibrações com a distância. Este mesmo tipo de efeito ficou evidente em consequência do sismo de 1969, como pôde ser constatado da observação do comportamento das escolas que foram executadas com projetos-tipo, como foi o exemplo das antigas escolas primárias da Carrapateira e da Bordeira [2]. Pese embora a grande incerteza inerente ao tipo de estudo aqui apresentado, em face da elevada variabilidade dos conteúdos espectrais das ações sísmicas, e das características mecânicas dos materiais que constituem os edifícios analisados, os resultados obtidos apresentam alguma coerência entre si. Da observação dos valores da Tabela 1, e ignorando os registos claramente desviantes, é possível estimar que as acelerações para distâncias semelhantes à da localização relativa da escola da Carrapateira em relação ao epicentro do sismo de 1969, estejam compreendidas entre 0.3 e 1.3 m/s2. Com base nas análises sísmicas realizadas, foi possível estimar valores para os limites inferiores que estão enquadrados neste intervalo, com 0.41 m/s2 para a antiga escola da Carrapateira (afloramento rochoso de xisto), e de 0.78 m/s2 para a antiga escola da Bordeira (aluvião). Das análises não lineares realizadas, é possível concluir que, muito provavelmente, não foram ultrapassadas acelerações de pico de 1.41 m/s2, ou, no máximo, de 2.03 m/s2, dependendo do conteúdo espectral do sismo, dado que se verificou que a forma do espectro de resposta influencia muito os resultados das análises. Em relação a Sagres, os valores obtidos foram ligeiramente superiores. Por um lado, porque a distância epicentral é inferior, por outro, porque essa escola é um pouco menos vulnerável. 4 CONCLUSÕES O trabalho realizado permitiu obter um intervalo de valores relativos às prováveis acelerações de pico a que as antigas escolas primárias da Carrapateira, Bordeira e Sagres foram sujeitas em consequência do sismo ocorrido em 1969. Foi possível constatar uma grande variabilidade de resultados, fruto das características dos terrenos de fundação e das formas dos espectros de resposta, pelo que devem ser fatores a ter em conta na avaliação da segurança sísmica de construções existentes. Em função dos resultados preliminares obtidos neste trabalho, será desejável a realização de estudos numéricos mais aprofundados sobre os efeitos do sismo de 1969 nos diversos tipos de construções existentes então no Algarve, designadamente em estruturas de betão armado. 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(2021). Ranking the Seismic Vulnerability of Masonry School Buildings according to the EC8-3 by Using Performance Curves. International Journal of Architectural Heritage:1-16. https://doi.org/10.1080/15583058.2 021.1904458. [17] Estêvão, J.M.C. (2019). An integrated computational approach for seismic risk assessment of individual buildings. Applied Sciences 9:5088. https://doi.org/10.3390/app9235088. [18] Veiga, R. (2017). Air lime mortars: What else do we need to know to apply them in conservation and rehabilitation interventions? A review. Construction and Building Materials 157:132-40. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.09.080. [19] Pavía, S., Hanley, R. (2010). Flexural bond strength of natural hydraulic lime mortar and clay brick. Materials and Structures 43:913-22. https://doi.org/10.1617/s11527-009-9555-2. [20] IPQ (2017). NP EN 1998-3. Eurocódigo 8: Projecto de estruturas para resistência aos sismos. Parte 3: Avaliação e reabilitação de edifícios (in Portuguese). Caparica, Portugal: Instituto Português da Qualidade. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 97 98 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Risco Património Partilhado na Amazónia Azul. Retrofit Projeto Gamboa de Baixo Christiano Bomfim Mestre em Gestão e Programação do Património Cultural pela Universidade de Coimbra e Produtor Cultural ICOMOS-Portugal, Membro Expert ISC SBH, Coimbra, [email protected] RESUMO Este artigo refere-se ao estudo do Centro Histórico (CHS) de Salvador da Bahia, no Brasil, reconhecido como Património Mundial (critérios IV e V) pela UNESCO. No entorno há ruínas de fortificação militar com valor universal excecional em edificações históricas doadas à Ordem Beneditina pelo colono português Gabriel Soares de Sousa, que viraram área da especulação imobiliária, esbulho violento para projetos de desenvolvimento regional voltados para o turismo náutico de alto padrão e processo de gentrificação. Na proximidade da efeméride dos 200 anos da Independência do Brasil e da importância do projeto da Gamboa de Baixo no CHS, que no prisma deste trabalho será analisado em contexto histórico, jurídico e técnico, objetivando resgatar memórias, confrontar estudos e pressupostos que influenciam a tomada de decisões da salvaguarda do Património Mundial UNESCO. A metodologia versou em pesquisa de campo, revisões bibliográficas (sui generis), fontes secundárias, legislações, revistas, topografias, relatórios do Estado, referências manuscritas, Livros de Tombo e materiais mais recentes para buscar contextos históricos, razões teóricas, técnicas, estratégicas, jurisprudências e modelos de partilhas. Como resultado, pretende-se preencher lacunas e oferecer contributos à comunidade científica através de proposta de “retrofit” transformador de ameaças que reduzam o grau de proteção daquilo que havia sido determinado em decisão com a UNESCO. PALAVRAS-CHAVE: Património partilhado; Esbulho; Gamboa; Retrofit; Amazónia Azul; Influência Portuguesa. 99 100 1 INTRODUÇÃO Neste artigo pretende-se refletir sobre a pertinência de pressupostos que influenciam as decisões políticas para projetos de proteção e promoção do Património Cultural e Natural. Para melhor encadeamento dessa reflexão não se pode deixar de enunciar a prima facie, algumas considerações sobre os estudos do Património Cultural importantes para melhor entender o projeto em estudo. Daí que partiremos para o ponto fundamental: a análise técnica do Projeto de reabilitação Gamboa de Baixo e os bens culturais e jurídicos que estão sendo postos em causa, nomeadamente o Forte de São Paulo da Gamboa e as ruínas de pedras do Porto da Gamboa em extinção por falta de informação, expertise e ética profissional. [1] Cá entre nós, não há de se falar em proteção do Património Cultural sem navegar por regimes jurídicos e políticos,1 internacionais e comunitários, cujos princípios influenciaram a legislação portuguesa, brasileira e internacional para além de uma agenda UNESCO. Será uma expedição a mar aberto, que balança hora ao passado complexo, hora ao presente conflituoso e carecerá urgentemente de perspetivas positivas para se ancorar no futuro repleto de contestações. Nessa expedição será preciso um mapa para questões com itinerários culturalmente políticos, jurídicos e desafiadores, desenhado tanto por normas de condutas, quanto por valores simbólicos e de memórias. A procura de resposta não é para qualquer viajante (strictu sensu), mas sobretudo, para o seu ponto de partida, o património, seu tesouro, a sua história. Desde logo, é preciso uma bússola “one way” para essa viagem aparentemente sem volta porque em Gamboa sempre à um cais (BOMFIM/2013) [2] mas nem sempre águas calmas (FERREIRA/2019) [3] e “considerando as multiplicas escalas de danos causados pela destruição do património cultural, providenciar uma reparação que ofereça alguma satisfação em termos de remediar o passado não é uma tarefa fácil.” Neste contexto, a prioridade da reparação seria promover a dignidade (ROSE/2021) [4] cuja ausência explica o surgimento de uma série de movimentos de direita e de esquerda de contestação com narrativas do espaço mais plural e menos colonial, visando promover mudanças de paradigmas históricas e situações políticas implicando num processo de “limpeza” do ser ou não ser parte de um projeto de património (SCHWARCZ/2021) [5]. A gentrificação é um problema intrínseco ao Património Cultural, que urge debate para uma nova consciência técnica, política, jurídica, administrativa e até mesmo cultural face as ameaças de uma nova era. Esta traz consigo a sobreposição do «financeiro» frente ao «produtivo» e do «social» frente ao «económico»,2 «a privatização dos lucros e a socialização dos custos e prejuízos», quando o ideal seria o contrário. Nesse sentido, muito se fala em proteção dos bens culturais, principalmente com interesse nas gerações futuras, porém, o futuro dessa proteção ainda é incerto [6], principalmente para a memória complexa do património de influência portuguesa no mundo, que neste trabalho será dado relevo ao projeto de reabilitação do entorno do Património Mundial Centro Histórico de Salvador da Bahia/UNESCO, zonas conhecidas como Gamboa de Baixo e Solar do Unhão Em breve referência bibliográfica, foram encontradas diversas publicações sobre a Gamboa de Baixo sendo OLIVEIRA, M. M. de. (2004) As fortificações Portuguesas de Salvador quando Cabeça do Brasil [7]; a publicação que mais se aproxima do Valor Universal Excecional da Gamboa de Baixo reforçada por ORG, Fortalezas (2021), Forte de São Paulo da Gamboa [8]. A partir de PERRY, K.-K. Y.; CAMINHA, A. C. da S. (2008) com Daqui não saio, daqui ninguém me tira: poder e política das mulheres negras da Gamboa de Baixo [9], se estabelece uma corrente académica com PORTELA, R. D. (2012) e Pescadores na Bahia do Século XIX [10]; SANT’ANNA. M. G. (2015) Da cidade monumento à cidade documento [11]; ZANOLI, F. O. (2015) com os Projetos De Realocação Dos Moradores Do Forte de São Paulo [12] e Projeto Gostaria de agradecer aos dois revisores anónimos, o primeiro pela orientação para valorizar o contexto histórico, técnico e de más práticas e desleixo e evitar subjetividade na apresentação e o segundo por achar um certo caráter político e especulativo no texto, o que é de todo natural pelo tema versado no património contestado agora que emerge no âmbito académico. O trabalho baseia-se na minha própria pesquisa e tem como fio condutor instituições e políticas do património cultural e seus “Passados complexos: Futuros diversos” que foi tema por mim trabalhado no Dia Internacional dos Monumentos e Sítios em 2021, ora anualmente promovido pelo ICOMOS Internacional. O texto também está suportado nas lições da Cátedra UNESCO em Diálogo Intercultural em Património de Influência Portuguesa da Universidade de Coimbra, curso Património Contestado do qual participo. 2 Teoria do investigador Doutor Carlos Pimenta, professor catedrático de Economia na Faculdade de Economia da Universidade do Porto (FEUP), em [2]. p. 105. 1 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas de Habitação de Interesse Social para a Gamboa de Baixo [13]; JAC Araújo Neto. (2015) Regularização Fundiária: C.U.E.M. como instrumento de resistência e permanência da Gamboa de Baixo [14]; FERREIRA, Tales Guimarães (2019) com Estudo de microacessibilidade na Gamboa de Baixo e sua área de influência [3]; SAPUCAIA, Adriano de Jesus, et al (2018) com Gamboa de Baixo sob a ótica da multirreferencialidade [15] e; VITORINO, Roberto (2020). Acesso Gamboa de Baixo [16]. São estudos vocacionadas para os temas “Política”, “Democracia” e “Direito à Cidade “. Tendo destaque o trabalho desenvolvido em conjunto pelo Grupo de Pesquisa Lugar Comum, do Programa de Pós-Graduação da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal da Bahia e o Mestrado em Prática do Desenvolvimento Social, The Bartlett Development Planning Unit, que procurou dar resposta sobre identificação de demandas, reivindicações e investigação sobre a Gamboa como comunidade tradicional pesqueira a explorar as definições de património para o Estado. A pesquisa tenciona visualizar possíveis caminhos que levem a Gamboa a ser reconhecida como património Cultural, partindo, entretanto, do entendimento e conceitos lefebvrianos ocultando informações da história, memória e VUE do local e o que a tutela do património na figura do IPHAN tinha a dizer [17]. Não obstante, existe uma vasta bibliografia sobre a zona [18] e neste artigo a análise versará, apenas, nos estudos de ZANOLI, F. O. (2015) [10] [11]; JAC Araúdo Neto (2015) [14] e VITORINO, Roberto (2020) em razão de serem referências transformadas em projetos objeto de avaliação e contratação pela Prefeitura Municipal de Salvador da Bahia. O contexto envolvente da contestação, violência cultural e violência do património, apesar de estar em cima da mesa, carece de espaço mais amplo especifico e profundo. Nessa perspetiva e para iniciar o debate, NUNES AVELÃS/2012 [19] já lembrava que “[...] vive-se hoje uma crise totalizante (económico-finaceira, social e política; portuguesa, da União Europeia, global [...] tem a ver com a regulação pública da economia e das relações sociais [...] advogaram o abandono da “ortodoxia liberal” e uma acrescida intervenção do Estado” 3 . Segundo alguns membros da comunidade que contesta o sitio, o processo de reabilitação da zona é feita com reserva mental 4 no que versa o valor do Património cultural na elaboração do projeto que será melhor abordado nos subtítulos 2.1 e 2.2. sobre o património ora contestado por mobilização comunitária e uso de remédios constitucionais e resistência no processo de gentrificação e regularização fundiária [3] ao mesmo tempo que reivindica a sua classificação como património imaterial e o direito de permanecerem na Amazónia Azul [20]. Sobre isto, MENDES, J. Amado elucida que a identidade se transmite e reforça-se através da memória, quer individual, quer coletiva por meio dos testemunhos que o integram e constitui alicerce fundamental da memória e recordações que invoca, transformam-no num elemento que poderíamos classificar como que estruturante da própria identidade. [21]:5 Posto isto, maximiza a preocupação com os bens culturais de influência portuguesa que mesmo complexa, sua coletividade reveste-se num «bem jurídico de proteção estrelar» pela sua ramificação e dimensão na constelação do Direito e transcendentalidade (do ponto de vista das ilimitadas relações entre o espaço e as nações) que no contexto edificado traduz-se também como «bem espiritual». Ideia filosoficamente nova do ser humano enquanto ser criador,6 cuja criação deixa de ser um exclusivo da divindade para passar a ser obra humana cuja “degradação ou desaparecimento de qualquer elemento do património cultural e sobre tudo natural, constituem um empobrecimento prejudicial do património de todas as nações do mundo” [22]. Ver. Processo, Ordem, Crise e Regeneração: Do ultimato à ditadura Militar em [16] p. 118. Divergência entre a vontade e a declaração, mas em que se dá a particularidade de o dissídio ser consciente, intencional e acompanhado do intuito de enganar o declaratário (por isso se falando também, por vezes, de uma divergência “intencional e enganosa”) in [2] p. 116. 5 O Património como vertente identitária. Ver. MENDES, J. Amado., “Estudos do Património: [18] p. 53. 6 Em termo mais gerais, “o Homem/Mulher moderno como que ‘matou Job’: não tinha, nem reconhecia, repetimos, qualquer ordem exterior e anterior a si mesmo (…) já que rompeu com todas as ordens pressupostas que anteriormente se afirmavam.” Bronze 2006 a, 333 Apud. PEREIRA, Alexandre Libório Dias. [2]. p. 71. 3 4 101 102 2 PATRIMÓNIO PARTILHADO NA AMAZÓNIA AZUL. RETROFIT PROJETO GAMBOA DE BAIXO A Baía de Todos-os-Santos foi declarada sede da “Amazônia Azul”, extensão que reúne 4,5 milhões de km2 dos 8,5 milhões de km2 de costa brasileira, pelo “I Fórum Internacional de Gestão de Baías” [20] e no seu coração está o CHS, área de 76 hectares localizada geograficamente na parte central do extremo Oeste da cidade, onde termina na escarpa um paredão natural da chamada “falha de Salvador”, que com altura média de 64 metros, levanta-se como anfiteatro a margear a Baía. O centro foi classificado pela UNESCO em 2 de dezembro de 1985, como Bem Cultural do Património Mundial, limitando-se no sentido norte- sul seguindo a encosta, começando desde do Largo de Santo António de Além do Carmo até Sodré no 2 de julho [23] numa distância de um quilómetro das ruínas dos Portos da Gamboa e Forte de São Paulo da Gamboa delimitadas como Zona Especial de Interesse Social 5 [24]. Está localizada entre a face da praia e crista da berma de antigas falésias soterradas pelo desenvolvimento desordenado da orla marítima da cidade. O estilo arquitetónico é híbrido, porque enquanto o Forte de São Paulo da Gamboa é um monumento de arquitetura militar construído pedra sobre pedra por escravizados entre 1714 e 1720, as edificações vizinhas são monumentos datados de 1809, com arquitetura de trapiches de açúcar do tempo da ordem do príncipe regente. As edificações de pedra e cal (ou sangue de baleia na crença popular) estão a perder-se trocadas por aglomerante hidráulico (cimento) e materiais de baixa qualidade. Por fim, a zona da Gamboa de Baixo encontra-se na zona estratégica de construção de equipamentos públicos de transportes públicos da cidade (UNESCO SHANKLAND id, ibid p.33) [25] para transbordo de embarcações do turismo náutico, onde existe a ideia de um projeto de plano inclinado por parte de moradores e proprietários de domínios úteis de área do Mosteiro de São Bento que objetiva, primeiramente, beneficiar o acesso de pescadores e moradores â alta da cidade. [16] 2.1 Retrofit da contextualização histórica No ano que antecede a efeméride dos 200 anos da independência do Brasil, a Baía de Todos-os-Santos (BTS) é o palco de grandes acontecimentos em Salvador da Bahia, cidade que possui um património tangível e intangível bastante rico como consequência de sua história. Foram os primeiros lugares a serem descobertos por portugueses no Brasil, em 1500, e são os locais onde se iniciou a cultura Afrobrasileira. O sítio histórico da análise deste artigo, pertenceu ao explorador, agricultor, historiador, escritor e botânico Gabriel Soares de Sousa (1540-1591). Entre 1565 e 1569 estabeleceu-se colono agrícola e senhor de engenho de açúcar, abastado. Foi vereador e faleceu no final de 1591, tendo sido sepultado na capela-mor da igreja do Mosteiro de São Bento. Doou todo o património àquela ordem. Dentre os patrimónios doados em 1584 (só chegou aos monges como devoluta, em 24 de abril de 1604 (hernández, 2000, p. 121) estão as áreas à margem da BTS, nomeadamente, a Vitória, Aflitos, Largo 2 de julho, Bairro Gamboa de Baixo e adjacências do CHS [18]. Conforme já referido e apresentado na figura 1, na Gamboa situam-se ruínas do Forte de São Paulo (1720) e dos Portos das Vacas e Gamboa desde 1835: Figura 1. Porto da Gamboa e Forte de São Paulo em 1835. Aquarela de Willian Gore Ousedey (1797- 1866) ; CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Alguns autores afirmam que Forte de São Paulo da Gamboa remonta a uma bateria erguida a partir de 1646 sobre uma gamboa ou vala e a sua artilharia foi a primeira a saudar a chegada da Família Real Portuguesa ao Brasil, em 22 de janeiro de 1808. Entre 1837-38 o forte aderiu à Sabinada (SOUZA 1938:172) e visitado em 1859 pelo Imperador D. Pedro II (1840-1889) que registou visita em diário [6]. Entretanto, a BTS também foi palco da luta contra os portugueses na Guerra da Independência do Brasil [26] e apesar de ter sido proclamada por Dom Pedro I em 7 de setembro de 1822 às margens do Rio Ipiranga (fatos por muitos também contestado), a luta armada prosseguiu na Bahia com o enfrentamento da resistência portuguesa conhecida como Batalha de Itaparica. Nesta senda, é importante destacar a memória do protagonismo feminino no triunfo brasileiro onde há registo de Maria Felipa de Oliveira (Ilha de Itaparica, data incerta — 4 de julho de 1873) mulher marisqueira, pescadora e trabalhadora braçal que teria participado da luta da Independência ao lado de Maria Quitéria atual patrona do Quadro Complementar de Oficiais do Exército Brasileiro [27]. Figura 2. Construções na antiga Gamboa de Baixo ano 1870. Fotografia de Guilherme Gaensly (fonte GOOGLE/2021). A partir do século XX, o Forte foi ocupado conforme apresentado na figura 5 e em 1938 tombado pelo IPHAN (Instituto do Património Histórico-Artístico Nacional). Em 1962, a comunidade foi segregada pela construção da Avenida Contorno soterrando os edifícios com valor simbólico, histórico e de memória. Em 2008, a área da Gamboa virou ZEIS 5 no Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano (PDDU). Em 2016, publicou-se a Lei 9.069 para a Reforma da zona. Em 2017, foi a aprovada a Lei 13.465 de Regularização Fundiária que avança para 2021/2022 com perdas significativas do VUE devido a falta de informação, para além de construções irregulares e projetos dos órgãos públicos conforme apresentado na figura 6. Figura 3. Imagens atuais das ruínas do Porto da Gamboa entre 2018 e 2019 (Fotos: Vaneza Narciso e VW Multimidia, respetivamente). 103 104 O conceito de património é essencial para políticas identitárias e envolve luta e resistência em sociedades inteiras assim como seu uso deliberado para construir narrativas e no caso do poder público a questão que se coloca no caso do projeto Gamboa de Baixo baseia-se na reflexão de (SCHWARCZ/2021 pp. 42-43) que está em saber se os projetos expressam a vontade do estado social ou se constituem como elementos centrais na lógica das elites que são também aquelas que os transformam em património, fazendo com que se percam as datas e origens do valor simbólico passível de povoar o património de raiz europeia com outras histórias, traumas e interpretações onde contestar, neste caso, significa “ocupar” e “tomar posse” [5] porque segundo o dossier de candidatura do CHS à UNESCO houve a expulsão de 95% da população através do projeto de reforma e recuperação promovido pelos gestores do Estado Parte brasileiro, nomeadamente, o IPHAN, o Governo do Estado por intermédio do Instituto do Património Artístico e Cultural da Bahia (IPAC) e o Governo Municipal de Salvador Bahia através da Secretaria Municipal de Desenvolvimento Urbanismo, sucessora da SUCOM (Superintendência de Controle e Ordenamento do Solo do Município) quando financiado pela UNESCO em 1992. 2.2 Retrofit Anteprojeto UFBA (ZANOLI/2015 & VITORINO/2021) É sabido que o Artigo 4o da Convenção do Património Mundial da UNESCO. alude a que “Cada um dos Estados Parte na presente Convenção deverá reconhecer que a obrigação de assegurar a identificação, proteção, conservação, valorização e transmissão às gerações futuras do património cultural e natural situado no seu território constituindo uma obrigação primordial...” e no caso da Gamboa de Baixo não se verifica a presença do IPAC enquanto órgão tutelado captador de quantias significativas junto ao BID/ BNDS/PNUD em nome da importância dos povos do património cultural, da educação para o património e do respeito ao selo Património Mundial CHS. Sob forte pressão desenvolvimentista e de ação civil pública, os Governos brasileiros aceleram a regularização e gentrificação da comunidade carente do CHS para empreender o alto padrão voltados ao turismo de ricos e, entre todas as ações, destacam-se os projetos ZANOLI/2012 e VITORINO/2020, por ser um marco na luta da comunidade tradicional da Gamboa de Baixo no contexto de inclusão social. Surge da mobilização comunitária e da ação Civil Pública no. 2009.33.00.011447-9 movida pelo Ministério Público Federal contra a União Federal, Prefeitura Municipal de Salvador e o IPHAN conforme disposto na Portaria no 383 de 20 de agosto de 2013, objetivando regularização fundiária e restauração do Forte de São Paulo da Gamboa para assegurar o direito a moradia com vista a controlar o processo de gentrificação do local. Entretanto, na visão deste estudo, diversos pontos dos projetos devem ser melhorados porque se verificam incongruências, perigos de danos a bens jurídicos, invasão de propriedade privada, litígios e vícios de nulidade de atos administrativos. A começar pela inclusão de área superficial de 21.218,40 m2 na Zona Tampão aprovada na 9.a sessão do Comité do Património Mundial da UNESCO (1985), sem relatório de impacte e prévia autorização da UNESCO, visto que segundo a ordem dos arquitetos brasileiros, o ETELF (Escritório Técnico de Licenciamento e Fiscalização do IPHAN-BA) foi “estranhamente” extinto em 2014. [28] Figura 4. Planta de situação das ruínas do Porto da Gamboa para obras de requalificação. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Ao mesmo tempo que a referida deslocação do perímetro de 1.145, 28m subtraído do Subdistrito da Vitória (1o RI) para o Sodré Subdistrito 2 de Julho (5o RI) vem valorizar a área pertencente ao Mosteiro de São Bento e averbada como terreno de Marinha (que segundo análise dos documentos, não é de todo) a Prefeitura está a relegar – antes verticalmente soterrada e agora de forma horizontal – novamente a comunidade a história, memória e sobretudo os moradores da Gamboa de Baixo, segundo se constata no georreferenciamento resultante dos cálculos e prenotações das poligonais [3] quando deslocou o nome e a identidade cultural da Gamboa de Baixo para a área do empreendimento náutico de alto padrão Bahia Marina. [29] Sobre isto, há registo em fé publica sob matrícula 15.608 da União Federal (serventia do 5o ofício) correspondente ao perímetro de 1.320m2 de área de Marinha no entorno do Forte de São Marcelo (alto mar) que abrange até à Avenida Lafayete Coutinho exatamente no empreendimento Bahia Marina. A partir desse ponto e segundo moradores, existem prenotações com indício de esbulho violento do espólio doado à Ordem Beneditina da Bahia no séc. XVII [25] (consulta processo no TJ- ADM-2020/42697) praticado pela União Federal para o Contrato LIVRO BA 012-PN, averbado no 5o RI (processo n.o 10154.119903/2019-81/04941.000717/2005-03) que ascende a R$ 20 milhões de reais em favor da Prefeitura de Salvador. Com efeito, exclui-se o Forte de São Paulo da Gamboa hoje sem fundamento teleológico e visado para fins de museu comunitário e mercado de peixe, cujo processo está na esfera de segredo no IPHAN. Segundo o IPHAN, o Forte é um monumento individualmente classificado através do processo n.o 0155-T-80, inscrito no Livro de Belas Artes sob no 90 e no 50 no Livro Histórico, ambas em 24.02.1938. O Monumento é caracterizado como uma fortificação aberta de traçado poligonal, em construção de alvenaria de pedra e cal e sua forma quadrilátera irregular apresenta pouca largura com bastante extensão e está sob a tutela do Exército Brasileiro (NOTA TÉCNICA no 563/2019 COTEC IPHAN BA/IPHAN BA e Despachos no 526 SEI1390962 e no 54360/2019 SEI 1378208). [30]. Figura 5. Mosaico ilustrativo do Forte em 2014 (Fonte Zanoli UFBA, 2014 - SEI0042082) A gentrificação dos moradores do Forte de São Paulo foi principal vetor da ação do Ministério Público com fundamento basilar para a dispensa de licitação conforme a Nota Técnica n.o 563/2019/COTEC IPHAN-BA/IPHAN-BA. Entretanto, foram excluídos do Contrato de regularização da ZEIS 5, celebrado entre a União e a Prefeitura Municipal de Salvador para executar anteprojeto doado pela Universidade Federal da Bahia em área não pertencente ao governo segundo analise de documentos. (processo no TJ-ADM-2020/42697 e Ofício 265/219 GABIN) [30]. Com efeito, um projeto de moradias sociais intitulado anteprojeto UFBA propõe a descaraterização do Património e pode promover o desaparecimento definitivo das edificações de pedra e cal das ruínas, colidindo com o § 4o ainda do Art. 216o da Constituição Federal brasileira e diplomas internacionais. 105 106 Figura 6. Perspetiva do projeto ZANOLI/2015 em detrimento das muralhas de pedras do Porto da Gamboa No centro da figura 6 é possível perceber uma estrutura em cimento para servir de base de um plano inclinado [16], cujo projeto foi doado à associação dos moradores. O animus donandi é um ponto importante no retrofit de projetos porque reforça o conceito de inclusão social, mas traz consigo muitas responsabilidades e problemas jurídicos e sociais que devem ser observadas à luz do direito e das finanças do Brasil [31] onde as associações de movimentos contestatários precisam ter legitimidade e transparência. [32] Ainda no tocante à responsabilidade social, nos últimos dez anos foram aplicados vultuosos investimentos captados pelo vetor do Património Mundial CHS e Baía zona de proteção da BTS nomeadamente, R$900 mil reais (proposta 63 PAC) para requalificação da pedonal entre o Museu de Arte Moderna ao Solar do Unhão; R$5 milhões reais (proposta 64 PAC) para restauração do Forte de São Paulo da Gamboa conforme Portaria no 383 de 20.08.2013. A estes soma-se o Programa Prodetur Banco Interamericano de Desenvolvimento na ordem dos R$ 400 milhões, para além de USD$ 1.9 milhões dólares do Programa das Nações Unidas- PNUD para estudos do património do CHS que, entretanto, não foi possível achar referências bibliográficas resultantes da aplicação dos recursos Projeto BRA/12/008 [33]. 7 Por fim, no que versa à Parceria Público-Privada (PPP) para construção da Ponte Salvador Ilha de Itaparica com recursos na ordem dos R$ 7,3 mil milhões de reais do consórcio Chinês, não se verifica ações de responsabilidade social para as comunidades carentes locais e bem assim, um relatório de avaliação de impactes dos Patrimónios Culturais da zona da linha de proteção UNESCO. Todas as informações deste artigo foram obtidas e retiradas de relatórios e documentos oficiais fornecidos pela Lei de Acesso à Informação, n° 12.527, de 18 de novembro de 2011, e Sistema Eletrónico de Informação do Governo para usuário externo. [30] 3 CONCLUSÕES No ano em que se apela globalmente para uma maior inclusão e reconhecimento da diversidade e um exame crítico do passado e práticas de planeamento para o futuro do Património cultural, para além de omissão de certas narrativas que privilegia determinadas histórias em detrimento de outras [21] este trabalho visa abordar histórias controversas e situações complexas evitando visões, interpretações e pressupostos tendenciosos que possam manipular os movimentos contestatários e reduzir o grau de proteção do Património Cultural, cujas correntes académicas não devem ser uma “corda de caranguejos” sem confronto de narrativas amarradas entre si, porque só se consegue ver a verdade pela conexão das fontes e documentos pesquisados. Hoje, evidencia-se a “dimensão colectiva e a gestão privada ou público-privada acarretada de obrigações de salutar transparência informativa, com práticas de accountability plasmadas em Relatórios de Actividades anuais, partilhados com todos e para todos” [31] e não deve haver mais espaço para esbulhos violentos e gentrificação abusivas muito assentes no passado complexo da influência portuguesa na Bahia, principalmente em zonas de valor simbólico e de memória como o CHS Património Mundial da UNESCO. 7. Até a publicação deste estudo as entidades competentes não enviaram pesquisas e comprovativos solicitados. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Compete ao Estado promover políticas de educação e equidade, inovação, digitalização e accountability no contexto do património cultural, seja pelo Estado (administração central e local) na fiscalização e monitorização do cumprimento das normas propostas pelas convenções internacionais e cumprimento a partilha através de gestão e de usufruto do património cultural, seja pela atuação da comunidade representativa, na cobrança dos governos, do bem receber o turista e do usufruto da sociedade em geral. O desenvolvimento económico e turístico da cidade de Salvador e da Amazônia Azul é muito importante. Entretanto, salvo melhor juízo, violar direitos, liberdades e garantias e promover a descaracterização daquilo que havia sido determinado na inscrição na Lista de Património Cultural (Decisão 39 COM 11), constitui um perigo potencial quando o Património Mundial CHS e suas comunidades está confrontado com ameaças graves que poderão ter efeitos nocivos sobre as suas características essenciais e portanto, constituem ameaças ao estatuto de Património Mundial porque de forma concreta verificam-se problemas de gestão, modificação tácita do estatuto e normas jurídicas suscetíveis de reduzir o grau de proteção do bem classificado envolvendo imbróglio em zona de Tampão (sequestro d património por práticas análogas a grilagem de terra) e ameaças decorrentes de projetos de desenvolvimento regional e planos de urbanização com desvios de objetivos, para além disto, há conflitos armados, desapropriação e regularização fundiária sem compensação financeira, fatores climáticos e geológicos como enchentes e a alta da maré. São problemas claramente percebidos e vividos na localidade da Gamboa de Baixo no Subdistrito da Vitória no CHS da Bahia, pela ausência de infraestrutura básica, boas práticas e de políticas públicas eficazes. Por fim, no ponto de vista deste estudo, é preciso fazer bom uso dos recursos financeiros cada vez mais escassos e um especial cuidado na elaboração de projetos e estudos que possam induzir decisões que reduzem o grau de proteção do património cultural e natural a violar direitos, liberdades e garantias e sobre isto, a sociedade e os movimentos de contestação devem harmoniosamente promover debates chamando a atenção da UNESCO sobre qualquer perda da essência, violência e destruição do património. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: [1] GUIMARÃES, Anabela de Jesus (2012). Da Responsabilidade Infinita. Uma visão sobre o Código Deontológico da Associação Portuguesa de Gestores do Património Cultural. Millenium, 42 (janeiro/junho). Pp. 161-173. 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De forma sucinta, esta técnica consiste na compactação de terra húmida no interior de uma cofragem para construir paredes. O património construído em taipa é também conhecido pela sua elevada vulnerabilidade sísmica, consequência das propriedades mecânicas baixas e elevado peso próprio do material, bem como das fracas ligações entre elementos estruturais. Apesar da crescente preocupação com este tema, têm sido realizadas poucas investigações sobre a resposta dinâmica de tais estruturas. Neste âmbito, foi desenvolvido um programa de ensaios na mesa sísmica do Laboratório Nacional de Engenharia Civil, no qual se testou uma estrutura de taipa com o propósito de investigar o comportamento das paredes para fora do seu plano. Os ensaios sísmicos foram complementados com ensaios de identificação dinâmica com vibração forçada. Os resultados são apresentados e discutidos neste artigo em termos de desenvolvimento de dano, envolvente de deslocamentos e coeficiente de corte basal. PALAVRAS-CHAVE: Ensaios em mesa sísmica; construção de terra; taipa 111 112 1 INTRODUÇÃO A taipa é uma das técnicas de construção em terra mais antigas e consiste na compactação de terra húmida no interior de uma cofragem [1]. Além da construção de monumentos [2], a terra tem sido utilizada extensivamente para a construção de habitações de baixo custo, como é o caso da região do Alentejo, onde é possível encontrar um vasto património vernáculo construído em taipa [3]. Contudo, as construções de taipa são também conhecidas pela sua vulnerabilidade sísmica elevada, uma vez que o material apresenta propriedades mecânicas baixas, elevado peso próprio e as ligações entre elementos estruturais são fracas. Tais caraterísticas são percursoras de fendilhação no plano e da formação de mecanismos de colapso para fora do plano nas paredes resistentes, na ocorrência de um sismo [4-5]. Portanto, a investigação da vulnerabilidade sísmica das estruturas de taipa é ainda uma necessidade atual. De facto, os poucos estudos existentes baseiam-se sobretudo em ensaios estáticos [6-8], uma vez que os ensaios dinâmicos [9-10] são mais demorados, custosos e complexos, apesar de serem os mais adequados para caracterizar o comportamento sísmico de estruturas. Neste contexto, a presente investigação foca-se na investigação do comportamento para fora do plano de um modelo de taipa com geometria em U, testado na mesa sísmica do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). O protocolo de ensaio incluiu duas tipologias de ensaios: (i) ensaios dinâmicos, em que o modelo foi solicitado para fora do plano com sinais sísmicos de amplitude crescente; (ii) ensaios de identificação dinâmica, realizados para caraterizar as alterações das propriedades dinâmicas do modelo ao longo dos ensaios sísmicos. Assim, neste artigo apresenta-se primeiramente o esquema de ensaio, as propriedades do modelo e a definição das ações sísmicas aplicadas. Seguidamente, apresenta-se e discute-se os resultados em termos de dano, envolventes de deslocamentos e coeficiente de corte basal. 2 PROGRAMA EXPERIMENTAL A geometria do modelo foi definida de forma a simular o comportamento para fora do plano de uma parede de taipa. Assim, adotou-se uma geometria em forma de U (ver Figura 1), cujas paredes de taipa apresentaram uma espessura de 0,50 m e uma altura de 2,20 m. O comprimento adotado para a parede central (principal) foi de 4,60 m, sendo o seu comprimento livre de 3,60 m. Já as paredes laterais, que serviram de travamento à central, apresentaram um comprimento de 2.00 m. Note-se que as paredes de taipa foram construídas sobre uma base de 0,10 m de betão incorporando pedras calcárias salientes, cujo propósito foi promover a ligação com a base da mesa sísmica. Para a construção das paredes de taipa utilizou-se uma cofragem metálica completa, na qual se compactou uma mistura de solo com um compactador pneumático em camadas de 0,10 m de espessura, resultando num modelo monolítico. O modelo foi descofrado poucos dias após a compactação das paredes, procedendo-se à sua secagem na nave do laboratório do LNEC durante cerca de 5 meses, até ao seu ensaio. Figura 1. Geometria do modelo de taipa 113 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Relativamente à execução dos ensaios, os sinais sísmicos aplicados foram gerados com base em métodos estocásticos, usando um modelo sismológico com consideração do efeito de falha finita [11]. Foram assumidos dois cenários sísmicos, nomeadamente o sismo próximo, considerando a falha de Messejana, e o sismo afastado, considerando a falha da Ferradura. Assumiu-se ainda que Odemira (Alentejo) seria a localização da estrutura. Os acelerogramas gerados para cada caso foram escalados por incrementação progressiva dos fatores de amplificação para definição dos sinais, tal como mostra a Tabela 1. Note-se que a execução de cada etapa envolveu a realização de algumas iterações de forma a reduzir a diferença entre os espectros de resposta idealizados e os medidos. Isto significa que apesar de terem sido consideradas apenas 8 etapas de ensaio, foram aplicados um total de 31 sinais sísmicos no modelo. Assim, a Tabela 1 apenas indica o ensaio para o qual foi atingido o espectro de resposta idealizado (URE-ST-#nº do ensaio). Além disto, cada etapa foi finalizada com a execução de um ensaio de identificação dinâmica forçada (DI-URE-#nº do ensaio), cujo sinal do tipo “pink noise” foi definido de forma a evitar danificar o modelo, através da utilização de uma amplitude baixa e um intervalo de frequências adequadamente definido de acordo com os modos esperados. Tabela 1. Sequência dos ensaios do modelo de taipa Para caraterizar os sinais sísmicos, foram considerados diferentes parâmetros, nomeadamente a aceleração de pico (PGA) [m/s2], velocidade de pico (PGV) [m/s] e deslocamento de pico (PGD) [mm]. Complementarmente a estes valores de pico, foram considerados parâmetros adicionais que permitem a contabilização do histórico, nomeadamente a velocidade absoluta acumulada (CAV), intensidade de Arias (AI) e energia do sinal (IE) [12-13]. Os parâmetros referidos anteriormente são apresentados na Figura 2. (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 2. Parâmetros de caraterização dos sinais sísmicos aplicados ao modelo: (a) PGA; (b) PGV; (c) PGD; (d) CAV; (e) AI; (f) IE 114 A monitorização da resposta do modelo durante os ensaios foi realizada com recurso a 15 acelerómetros fixos no lado Oeste da parede central e das paredes laterais (AW01 a AW15), e a 6 acelerómetros fixos no lado Este (AE01 a AE06), em alinhamentos correspondentes à posição das paredes laterais. Para monitorizar a eventual rotura dos cunhais, foram instalados 4 acelerómetros adicionais nos lados Sul (AS01 e AS02) e Norte (AN01 e AN02). A posição dos acelerómetros é ilustrada na Figura 3. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Identificação dinâmica Os resultados dos ensaios de identificação dinâmica no final de cada etapa dos ensaios sísmicos são apresentados na Tabela 2 . Apesar da formação de fendas ter sido evidente na execução dos ensaios, constata-se que a alteração dos valores das principais frequências naturais de vibração do modelo é pouco pronunciada, o que parece indicar uma perda residual de rigidez. Contudo, destaca-se que esta observação poderá ter sido condicionada pelo tipo de dano observado, uma vez que a fenda principal teve uma orientação horizontal e localizou-se junto da base. Portanto, o peso próprio do modelo tende a fechar a fenda e a contrariar a excitação aplicada durante os ensaios de identificação dinâmica. (a) (b) (c) (d) Figura 3. Posição dos acelerómetros utilizados para monitorizar o modelo: (a) lado Oeste; (b) lado Sul; (c) lado Este; (d) lado Norte CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 2. Valores das frequências naturais do modelo ao longo dos ensaios sísmicos 3.2 Deslocamentos As envolventes de deslocamentos para fora do plano do modelo são apresentadas na Figura 4 e Figura 5 para o alinhamento horizontal superior (AW11 a AW15) e alinhamento vertical central da parede central (AW03, AW08 e AW13), respetivamente. Note-se que o sentido positivo dos deslocamentos foi definido no sentido Oeste e que, para facilitar a visualização, apenas são apresentadas as envolventes dos últimos seis sinais sísmicos aplicados ao modelo (URE-ST-26 a URE-ST-31), cujos valores são mais expressivos. Tal como esperado, os deslocamentos para fora do plano aumentaram com o incremento da intensidade da ação sísmica, cujo valor máximo foi de 15 mm no sentido Este-Oeste (ver Figura 4a). Já o alinhamento vertical evidencia uma rotação rígida da parede central para fora do plano. (a) (b) Figura 4. Envolvente de deslocamentos do alinhamento horizontal superior do modelo (AW11 a AW15): (a) deslocamentos positivos; (b) deslocamentos negativos (a) (b) Figura 5. Envolvente de deslocamentos da parede central no alinhamento vertical central (AW03, AW08 e AW13): (a) deslocamentos positivos; (b) deslocamentos negativos 115 116 3.3 Coeficiente de corte basal O corte basal (BSF) de um modelo com um grau de liberdade pode ser estimado com base na força elástica FS(t) em fase oposta com a força de inércia FI(t), considerando que a força de amortecimento FD(t) é zero para o valor máximo de FS(t) [14-15]. Uma vez que as acelerações do modelo são registadas para diferentes pontos e assumindo que a massa se mantém constante ao longo dos ensaios, pode-se calcular BSF como o somatório das forças de inércia do correspondente sistema discreto de massas concentradas [14]: (1) onde FI,i(t) é a força de inércia, mi é a massa concentrada correspondente e ü(t) a aceleração registada no ponto i. O coeficiente de corte basal (BSC) é obtido através da normalização do corte basal pelo peso próprio do modelo. Os valores máximos de BSC são apresentados na Figura 6 em função de PGA, CAV, AI e IE. Pode ser observada uma correlação linear consistente (R2=0,98 ~ 0,99) entre BSC e PGA e CAV, enquanto para IA e IE observa-se uma correlação aparentemente quadrática. Estes resultados parecem indicar que os parâmetros do sinal sísmico que consideram a duração e o conteúdo de frequências (como é o caso de IA e IE) são mais adequados para descrever a resposta não linear do modelo em termos de coeficiente de corte basal, que atingiu um valor máximo de 1,07. (a) (b) (a) (b) Figura 6. Valores máximos de BSC em função de: (a) PGA; (b) CAV; (c) AI; (d) IE CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 4 CONCLUSÕES Os primeiros resultados de uma série de ensaios em mesa sísmica são apresentados neste artigo. Os ensaios de identificação dinâmica mostraram-se inadequados para a deteção e monitorização do desenvolvimento do dano no modelo com o aumento da intensidade da ação sísmica, uma vez que a alteração dos valores das frequências naturais foi residual, mesmo observando-se visualmente dano. Possivelmente, esta observação terá sido consequência da tendência do elevado peso próprio do modelo em fechar a fenda horizontal desenvolvida junto à base do modelo e da incapacidade de o sinal de vibração forçada excitar adequadamente a estrutura durante os ensaios de identificação dinâmica. Relativamente às envolventes de deslocamentos dos alinhamentos (horizontal e vertical) analisados, demonstraram que o modelo se comportou como um corpo rígido rodando para fora do plano. Além disto, obtiveram-se correlações lineares ou quadráticas entre o coeficiente de corte basal e os parâmetros da ação sísmica. Finalmente, os resultados apresentados servem de base a um trabalho em curso de calibração de modelos numéricos, que permitirá obter uma melhor compreensão do desempenho sísmico de estruturas de taipa. AGRADECIMENTOS Este trabalho foi financiado parcialmente pelo FEDER, através do Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (COMPETE 2020), e por fundos nacionais, através da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), no âmbito do projeto SafEarth - PTDC/ECM-EST/2777/2014 (POCI-010145-FEDER-016737). Agradece-se ainda o apoio concedido através da bolsa de doutoramento SFRH/ BD/131006/2017. Finalmente, agradece-se a toda a equipa NESDE (LNEC) pelo apoio na realização dos ensaios, e às equipas das empresas João Bernardino, Lda. e TERRACRUA - Construções Ecológicas Unipessoal, Lda. pela construção do modelo de taipa. REFERÊNCIAS [1] Silva, R.A., Oliveira, D.V., Miranda, T. et al. (2013). Rammed earth construction with granitic residual soils: The case study of northern Portugal. Construction and Building Materials 47, 181-191. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.05.047 [2] Jaquin, P. (2008). Analysis of historic rammed earth construction. 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PhD thesis, University of Minho, Portugal. 117 118 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Segurança sísmica das escolas do primeiro ciclo do ensino básico: Algarve versus Huelva João M. C. Estêvão Departamento de Engenharia Civil, ISE, Universidade do Algarve, Portugal, [email protected] Antonio Morales Esteban Departamento de estructuras de edificación e ingeniería del terreno. Universidad de Sevilla. España, [email protected] Carlos Sousa Oliveira CERis - Instituto Superior Técnico, Portugal, Portugal, [email protected] RESUMO Um dos objetivos do projeto PERSISTAH, consistiu na avaliação da segurança sísmica de escolas do primeiro ciclo do ensino básico existentes nas regiões vizinhas do Algarve (Portugal) e Huelva (Espanha). Um dos grandes desafios enfrentados no projeto, foi o facto da legislação em vigor nesses dois países ser bastante diferente, nomeadamente o valor da ação sísmica a adotar na verificação da segurança sísmica. Para melhor dar resposta a este desafio, foi desenvolvido um programa informático que possibilitou a avaliação simultânea da segurança sísmica de um conjunto alargado de escolas existentes em ambas as regiões, tendo por base análises não lineares realizadas para dois tipos possíveis de ação sísmica: a ação regulamentar de cada uma das regiões; cenários de ocorrência de sismos com determinadas características, com recurso a leis de atenuação. O programa informático possibilitou o estudo comparativo dos possíveis efeitos de sismos que possam vir a afetar estas duas regiões do sul da Península Ibérica. Os resultados mostram que uma construção escolar pode não verificar o nível de segurança que é agora estabelecido na NP EN 1998-3:2017 para o Algarve, e, como tal, de necessitar de medidas de reforço sísmico, mas caso essa mesma construção estivesse localizada do outro lado do Rio Guadiana, em Espanha, então já não necessitaria de qualquer tipo de reabilitação sísmica. Para que possam ser clarificados os motivos do problema observado, foram determinadas as respostas estruturais de algumas escolas, para a ação sísmica regulamentar estabelecida para Vila Real de Santo António (Algarve) e para Aiamonte (Huelva), assim como para dois possíveis cenários de ocorrência de sismos (um sismo próximo e um afastado). PALAVRAS-CHAVE: Ação sísmica; Segurança sísmica; Algarve; Huelva; Escolas; PERSISTAH 119 120 1 INTRODUÇÃO Os sismos que têm vindo a ocorrer um pouco por todo o mundo, têm evidenciado o seu efeito destruidor nas construções escolares, inclusive com vítimas mortais [1-5]. Assim, é muito importante realizar a avaliação da segurança sísmica das escolas a funcionar em regiões com potencial de ocorrência de sismos destruidores, preferencialmente recorrendo a métodos de análise sísmica rigorosos. Foi neste contexto que surgiu o projeto PERSISTAH (Projetos de Escolas Resilientes aos SISmos no Território do Algarve e de Huelva), onde foram realizadas muitas análises não lineares de edifícios de escolas do 1º ciclo do ensino básico existentes nas regiões vizinhas do Algarve (Portugal) e de Huelva (Espanha). Para tal, foi desenvolvida um programa informático que possibilita a obtenção de um School-score de modo a hierarquizar a segurança sísmica das escolas para dois tipos de ações sísmicas [6]: o valor regulamentar estabelecido para cada região; o valor obtido através dos valores espectrais resultantes da adoção de leis de atenuação. Para facilitar a realização desta tarefa, foi desenvolvido um conjunto de objetos computacionais independentes e interligáveis. Desta forma, foi possível comparar, quer o nível de ação sísmica estabelecido nos regulamentos de cada um dos países vizinhos, quer o desempenho sísmico desses edifícios. Dado que o conjunto de rotinas informáticas desenvolvidas, não só integra uma base de dados das escolas, onde foram introduzidas as curvas de capacidade obtidas das análises sísmicas realizadas (tendo por base os métodos estabelecidos no Eurocódigo 8 [7, 8]), como permite exportar de forma automática os resultados para o Google Earth (através da criação de um ficheiro kml), foi possível obter uma visão global do problema do risco sísmico das escolas estudadas nas regiões do Algarve e de Huelva. Depois de ultrapassado o desafio de juntar no mesmo programa informático diversos tipos de ações sísmicas, a primeira surpresa com que a equipa do projeto PERSISTAH se deparou, foi a grande diferença nos níveis de ação sísmica que estão atualmente estabelecidos nos códigos sísmicos em vigor em ambos os países vizinhos, como fica evidente da observação da Figura 1. Presentemente, no Algarve estão em vigor as ações sísmicas estabelecidas na NP EN 1998-1:2010 (EC8-1) [7], muito embora, para o estudo dos edifícios existentes, a ação a adotar seja somente uma percentagem desse valor, tal como está estipulado na NP EN 1998-3:2017 (EC8-3) [8], enquanto na região de Huelva está presentemente em vigor a NCSR-02 [9]. Muito embora não seja de estranhar o gradiente de valores observado entre as localizações mais a Este e as mais a Oeste, cujo máximo corresponde a Sagres (Algarve), já não é facilmente explicável a grande diferença que se observa na ação sísmica entre ambas as margens do rio Guadiana, que divide as duas regiões em estudo, designadamente entre a margem portuguesa e a margem espanhola. Por outro lado, também é importante perceber quais as consequências das diferenças existentes na ação sísmica estabelecidas nas duas regiões em estudo, designadamente no valor do School-score considerado, e, consequentemente, nas eventuais necessidades de reforço sísmico, caso as escolas estudadas no Algarve, e as escolas estudadas na região de Huelva, fossem sujeitas ao nível de ação sísmica estabelecido na regulamentação do país vizinho. Com vista à clarificação da origem do problema observado, neste trabalho foi realizada a avaliação da resposta sísmica não linear de edifícios de escolas do 1º ciclo do ensino básico, designadamente tendo por base os espectros de resposta elástica que estão definidos nas regulamentações de ambos os países, assim como os obtidos com leis de atenuação [10], para dois cenários de ocorrência de sismos, tentando gerar os níveis de aceleração que estão estabelecidos na NP EN 1998-1:2010 para Vila Real de Santo António (VRSA), no Algarve (Portugal). CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Localização das escolas do 1º ciclo do ensino básico identificadas no Algarve (Portugal) e em Huelva (Espanha), e correspondentes valores de aceleração de pico regulamentares (m/s2). 2 MÉTODOS DE ANÁLISE SÍSMICA ADOTADOS Foram adotados os métodos de análise sísmica estática não linear que estão estipulados na NP EN 1998-3:2017 para a determinação das curvas de capacidade dos edifícios das escolas analisadas. Dada a existência de diversas equipas a determinarem curvas de capacidade, designadamente com recurso a distintos programas de cálculo automático (como o SAP2000 [11], o SeismoStruct [12] e o Tremuri [13], por exemplo), foi desenvolvido um programa informático que permitiu processar todas as curvas de capacidade em simultâneo, exportando depois os resultados para o Google Earth, de uma forma totalmente automática [6]. Este programa determina o ponto de desempenho associado a cada curva de capacidade para um espectro de resposta regulamentar ou para um cenário de ocorrência de um sismo, através do recurso a leis de atenuação. Existem duas opções para a determinação do ponto de desempenho da estrutura: o método N2 apresentado no Anexo B do EC8-1 (tanto a versão não iterativa como a versão iterativa), e o método do espectro de capacidade resistente (tal como também é proposto nas normas Italianas NTC 2018 [14, 15]). Paralelamente, foi desenvolvido o conceito de curva de desempenho [6], que foi utilizado para obter a hierarquização da segurança sísmica dos edifícios das escolas existentes estudadas, tanto para as que possuem estrutura de betão armado [16], como para as construídas em alvenaria tradicional [17]. 3 AÇÕES REGULAMENTARES PARA O ALGARVE E HUELVA Uma das principais dificuldades que foram experienciadas durante o decorrer do projeto PERSISTAH, esteve associada à grande diferença observada na ação sísmica atualmente estipulada nos regulamentos nacionais de cada país, com consequentes diferenças nos níveis de segurança sísmica e nas eventuais necessidades de medidas de reforço. 3.1 ESPECTROS DE RESPOSTA ELÁSTICA Como é possível verificar da comparação dos espectros de resposta elástica (Figura 2) estabelecidos na NP EN 1998-1:2010 para VRSA (Algarve), com a ação sísmica que está definida para Aiamonte na norma NCSR-02, a margem do lado de Portugal do Rio Guadiana, apresenta valores espectrais muito maiores do que os estabelecidos no lado Espanhol, para o mesmo tipo de terreno de fundação (terreno tipo C do EC8-1), quer para os edifícios correntes (classe de importância II, com γI =1 ), quer para as escolas (classe de importância III, com γI =1,45 para o sismo tipo 1, e γI =1,25 para o sismo tipo 2). 121 122 Figura 2. Espectros de resposta elástica estabelecidos na NP EN 1998-1:2010 (terreno tipo C) para Vila Real de Santo António (VRSA), e na NCSR-02 para Aiamonte (terreno tipo III). 3.2 SEGURANÇA SÍSMICA DAS ESCOLAS Neste trabalho, foram escolhidas quatro das escolas em alvenaria que foram analisadas no contexto do projeto PERSISTAH, duas em cada região, designadamente os edifícios que foram alvo de intervenção com introdução de algumas medidas de reforço sísmico (antes do reforço), que correspondem à Escola Básica de Brancanes (Escola FP2 [17]), localizada no município de Olhão (Algarve), e a um dos edifícios do Colegio Los Lanos [18], em Almonte (Huelva), assim como foi selecionado um os edifícios da Escola Básica de Monte Gordo (Escola AS5 [17]), no Algarve, juntamente com o Colegio Juan Ramón Jiménez (JRJ). Desta forma, foi possível comparar o desempenho sísmico de algumas das escolas mais vulneráveis de ambas as regiões. As conclusões sobre a segurança sísmica dessas escolas são diferentes, caso todas estivessem localizadas em VRSA ou em Aiamonte. A escola AS5 não apresenta capacidade sismorresistente para atingir os níveis de segurança estabelecidos, quer na regulamentação de Portugal, quer na de Espanha. Já quanto à escola FP2, esta não cumpre os níveis de segurança estabelecidos em Portugal, contudo cumpre os de Espanha. Por outro lado, o Colegio JRJ consegue resistir à ação sísmica estipulada para Aiamonte, mas não relativamente à estipulada para VRSA, e o Colegio Los Lanos não cumpre os níveis de segurança de ambos os países, como é evidente da observação da Figura 3. Figura 3. Curvas de desempenho [6] de quatro escolas em Alvenaria, caso todas estivessem em VRSA (Algarve), ou em Aiamonte (Huelva), obtidas através da quantificação dos pontos de desempenho das estruturas para diferentes percentagens da ação estipulada para escolas na NP EN 1998-1:2010 (VRSA) e na NCSR-02 (Aiamonte). CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 4 CENÁRIOS DE OCORRÊNCIA DE SISMOS As diferenças observadas na ação sísmica podem desvirtuar as conclusões sobre as necessidades de reforço sísmico das escolas localizadas nas regiões vizinhas do Algarve (Portugal) e de Huelva (Espanha). Assim, com vista a um melhor esclarecimento do nível de segurança sísmica, foram considerados alguns cenários de ocorrência de sismos. Na NP EN 1998-5:2010 [19], estão definidas as magnitudes dos sismos a considerar em estudos de liquefação. Desta forma, é suposto uma escola localizada em VRSA resistir à ação de um sismo afastado (tipo 1) de magnitude 7.7, e a um sismo próximo (tipo 2) de magnitude 5.2. De acordo com o catálogo sísmico do IGN [20], o sismo de maior magnitude ocorrido no período instrumental, e que teve epicentro nas regiões do Algarve e de Huelva, ocorreu com magnitude M=5.0 em 1989/12/20, na latitude 37.225° e na longitude - 7.3917°, a uma profundidade de 23 km. Esta localização corresponde a um local de Espanha, próximo de Aiamonte, a cerca de 2 km da fronteira com Portugal. A escola básica do 1º ciclo mais próxima, está localizada em Espanha a uma distância epicentral de cerca de 1.2 km. Assim, esta localização será a ideal para que seja estabelecido o cenário de sismo próximo, com uma magnitude M=5.2. Usando a distância ao foco e uma lei de atenuação [10], para se atingir o valor de aceleração de pico estipulado para uma escola localizada em VRSA num terreno A, o foco teria de ocorrer somente a 6.8 km de profundidade. De acordo com o mesmo catálogo sísmico, o sismo de magnitude superior a 4.5 ocorrido no mar que se encontra à menor distância de VRSA, corresponde a um sismo de magnitude M=4.9 ocorrido em 2005/01/03, na latitude 36.6161° e na longitude - 7.5947°, a uma profundidade de 61 km. Assim, foi considerada uma rotura com epicentro nesse local, a uma profundidade de foco de 10 km e correspondente a um plano com um azimute igual a 244.5°, e com uma inclinação de 64°, tendo sido considerada a menor distância à rotura para o cálculo do espectro de resposta. Neste caso, não foi possível obter a aceleração estipulada na NP EN 1998-1:2010 para VRSA (2.175 m/s2) para a localização da Escola Básica de Monte Gordo, mas sim um valor um pouco inferior (1.705 m/s2). Adotando a técnica implementada em computador no projeto PERSISTAH [6], é possível obter os espectros tipo EC8-1 ajustados aos resultados de uma lei de atenuação (Figura 4). Figura 4. Espectros de resposta elástica obtidos com uma lei de atenuação [10], para os cenários: (a) de sismo próximo (tipo 2); (b) de sismo afastado (tipo 1). Com base nestes dois cenários de ocorrência de sismos (que não coincidem com as ações estipuladas para ambos os países), foram obtidos os pontos de desempenho das escolas atrás referidas (Figuras 5 e 6), de modo a avaliar a sua segurança sísmica num terreno tipo A. 123 124 Figura 5. Pontos de desempenho determinados para o cenário de sismo próximo e a pior curva de capacidade: (a) Escola AS5; (b) Colegio JRJ; (c) Escola FP2; (d) Colegio Los Lanos. Figura 6. Pontos de desempenho determinados para o cenário de sismo afastado e a pior curva de capacidade: (a) Escola AS5; (b) Colegio JRJ; (c) Escola FP2; (d) Colegio Los Lanos. Visando a verificação da adequação da lei de atenuação escolhida [10] às regiões em estudo, os resultados desta foram previamente comparados com os espectros de resposta dos registos obtidos em Portimão após o sismo ocorrido em 2009/12/17 [21] (o sismo que originou as maiores acelerações registadas até ao momento no Algarve). Isto permitiu constatar que a lei de atenuação selecionada constitui uma opção válida para a região. Para o cenário estabelecido para o sismo próximo, a escola AS5 não colapsa mas ultrapassa o estado limite de danos severos (SD), enquanto que a escola FP2, o Colegio JRJ, e o Colegio Los Lanos têm um comportamento adequado, não ultrapassando o estado limite SD estipulado no EC8-3. Já em relação ao cenário estabelecido para o sismo afastado, a Escola AS5 iria colapsar, enquanto que a escola FP2, o Colegio JRJ, e o Colegio Los Lanos, ainda continuariam a apresentar um comportamento que pode ser considerado como adequado, dado que a resposta sísmica a este sismo não originava um deslocamento superior ao valor associado ao estado limite SD. É de salientar que o cenário estabelecido para o sismo afastado, não parece ser muito plausível no contexto da localização de VRSA e Aiamonte, designadamente tendo em atenção a sismicidade que é observada na região envolvente, ao contrário do cenário de sismo próximo. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 5 CONCLUSÕES As diferenças observadas entre os valores estipulados na regulamentação de Portugal e de Espanha, em locais da fronteira entre as regiões do Algarve e de Huelva, podem levar a conclusões erróneas sobre a capacidade resistente das escolas localizadas em ambas as regiões vizinhas, dado que a ação estipulada para o Algarve é muito superior à estipulada para a região de Huelva, sendo ainda agravada essa diferença através do coeficiente de importância. Assim, os resultados obtidos neste trabalho sugerem que devem ser realizados mais estudos de perigosidade sísmica relativamente a estas duas regiões vizinhas, designadamente com vista ao esclarecimento de qual será a ação sísmica mais adequada para a avaliação da segurança sísmica dos edifícios que estão lá localizados, principalmente para os cenários de ocorrência de sismos afastados. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao programa INTERREG-POCTEP España-Portugal e ao Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) pelo apoio financeiro através do projeto 0313_PERSISTAH_5_P. REFERÊNCIAS [1] Alberto, Y., Otsubo, M., Kyokawa, H., Kiyota, T., Towhata, I. (2018). Reconnaissance of the 2017 Puebla, Mexico earthquake. Soils and Foundations 58:1073-92. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2018.06.007. [2] Augenti, N., Cosenza, E., Dolce, M., Manfredi, G., Masi, A., Samela, L. (2004). Performance of School Buildings during the 2002 Molise, Italy, Earthquake. 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Aveiro: Universidade de Aveiro. p. 1-13. 125 126 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Um contributo na temática dos riscos tecnológicos em ambiente urbano Jorge Pinto (UTAD, C MADE, Vila Real, Portugal, [email protected]) Vanessa Vasconcelos (Aluna da UTAD, Vila Real, Portugal, [email protected]) Romeu Monteiro (Aluno da UTAD, Vila Real, Portugal, [email protected]) Sara Tapa (Aluna da UTAD, Vila Real, Portugal, [email protected]) Isabel Bentes (UTAD, C MADE, Vila Real, Portugal, [email protected]) RESUMO O ambiente urbano está sujeito ao efeito conjunto de desastres naturais e tecnológicos. Dos desastres naturais destaca-se um sismo, um tornado, uma cheia, um vulcão, entre outros. Dos desastres tecnológicos destaca-se um incêndio, um colapso estrutural, poluição da água pública, entre outros. Associado a estes cenários de desastre existe um risco de ocorrência e um grau de severidade . A consequência pode ser a perda de vidas humanas, a perda económica, entre outras. O ensino destas temáticas revela-se de grande importância para alertar para a importância de mudar mentalidades e regras de planeamento e gestão urbana. Neste contexto, este trabalho tem como principal objetivo partilhar experiências de ensino destas temáticas. Três casos de estudo serão considerados. Estes casos de estudo serão os incêndios, a intoxicação por monóxido de carbono e o deslizamento de terras, por terem sido os temas eleitos pelos alunos no ano letivo de 2020/2021. Estas temáticas serão depois articuladas com a temática do património construído. PALAVRAS-CHAVE: Risco; Ambiente urbano; Desastre; Ensino; Património construído 127 128 INTRODUÇÃO Este trabalho resulta da lecionação de um Módulo subordinado ao ensino da temática dos riscos tecnológicos em ambiente urbano, na Pós-Graduação em Desastres Naturais e Redução de Riscos, da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, no ano letivo de 2020/2021. Neste caso, tentou-se articular os incêndios, a intoxicação por monóxido de carbono (CO) e o deslizamento de terras, com o património construído. Muitos têm sidos os tópicos abordados pelos alunos que frequentam este curso tais como a queda de árvores em espaço urbano, as inundações em aglomerados, o efeito nefasto do gelo no espaço urbano, o perigo do fogo em habitações e noutras infraestruturas, entre muitas outros. A maturidade dos alunos, a multidisciplinaridade das suas formações superiores académicas de base, as suas experiências profissionais diferenciadas tornam estes estudos únicos e as aulas num laboratório de ideias. Neste contexto, o principal propósito deste artigo é partilhar alguns momentos desta formação com a comunidade científica e académica dedicada ao estudo do património construído e da reabilitação. Deste modo, este documento está desdobrado em seis partes. Para além desta breve nota introdutória, será feita uma contextualização deste trabalho. Depois, será abordada a problemática dos incêndios estruturada em três aspetos que são causas, consequências e ações de mitigação. A articulação desta problemática com o património construído também será aso de reflexão nesta parte. O mesmo formato é aplicado na fase seguinte subordinada à temática da intoxicação por monóxido de carbono (CO), assim como, à parte do deslizamento de terras. Finalmente serão apresentadas algumas conclusões resultantes deste estudo. Das conclusões mais marcantes destaca-se que os acidentes são recorrentes, a perda de vidas tende a ser um resultado, a população mais vulnerável economicamente e socialmente é a mais exposta, a formação e a informação são as ferramentas de base para combater desgraças. CONTEXTUALIZAÇÃO Este trabalho foi desenvolvido no âmbito do Módulo de Vulnerabilidade de Estruturas, da Unidade Curricular (UC) de Riscos Tecnológicos em Ambiente Urbano, da Pós Graduação em Desastres Naturais e Redução de Riscos, da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro. Neste Módulo pretende-se refletir sobre diversos conceitos relacionados com potenciais desastres passiveis de ocorrer em ambiente urbano e, de certa forma, interligados com a vulnerabilidade das estruturas de Engenharia Civil. O desafio é enorme tendo em conta que o público-alvo é de quadrantes bastantes diversificados, com formações superiores de base muito diferenciadas tais como economistas, advogados, psicólogos, engenheiros do ambiente, engenheiros florestais, engenheiros civis, entre outros, e com profissões também bastante distintas tais como bombeiros, sapadores florestais, investigadores, delegados da proteção civil, entre outras. Neste contexto, esta UC e este Módulo, em particular, permite uma partilha de conhecimento transversal e potencia uma aprendizagem multidisciplinar muito interessante. Os conceitos de base das estruturas de Engenharia Civil são lecionados numa fase inicial e seguindo a seguinte ordem: ambiente urbano versus ambiente natural, exemplos de construções emblemáticas na área geográfica da cidade de Vila Real e respetiva descrição da solução estrutural (viaduto sobre o rio Corgo, palácio de Mateus, barragem do Torrão, túnel do Marão), exemplos de colapsos estruturais (colapso da ponte de Génova em Itália, colapso de edifício na cidade de Ouro Preto no Brasil, colapso da cobertura da arena em Sorocaba no Brasil e colapso de barragem no Reino Unido), colapso parcial versus colapso total, exemplos de cenários de catástrofe generalizados e de estruturas (cheia em Veneza, incêndio na Austrália, poluição atmosférica em Deli na India, acidente nuclear em Chernobyl, guerra na Síria, pandemia do Ébola, pandemia do COVID19, entre outros cenários), soluções construtivas (betão-armado, construção metálica, construção de madeira, construção de alvenaria de pedra e construção de terra), patologias e vulnerabilidades associadas a cada solução tecnológica, Eurocódigos, descrição de um projeto de um edifico de habitação unifamiliar. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Neste contexto e face à formação de base de cada aluno de pós-graduação é solicitado a elaboração de um projeto individual que aborde conceitos referidos anteriormente. Muitas têm sido as propostas interessantes de temas dos alunos. Neste artigo, reflete-se sobre os incêndios, a intoxicação por monóxido de carbono (CO) e o deslizamento de terras, e devido a terem sido as temáticas que mais despertaram o interesse dos alunos que frequentaram este Módulo no ano letivo de 2020/2021. Em cada abordagem, tenta-se identificar causas, consequências e formas de mitigação de cenários de catástrofe. Em cada contexto, também se tenta efetuar uma interligação com o património construído. Importa referir que se tentou encontrar alguns pontos comuns relacionados com estes três tipos de cenários de catástrofe tão dispares entre si. 3 INCÊNDIOS Os incêndios, em particular os incêndios rurais são uma das catástrofes mais graves em Portugal. Eles tendem a ocorrer com uma grande frequência e com um efeito devastador. O prejuízo natural, ambiental, material e social é incomensurável. O perigo de destruição de infraestruturas e de perdas de vidas humanas é latente. A intervenção humana pode desempenhar um papel decisivo na sua origem e no controlo do seu desenvolvimento. É sabido que a propagação de um incêndio depende das condições meteorológicas (direção e intensidade do vento, humidade relativa do ar, temperatura), do grau de secura e do tipo do coberto vegetal, da orografia do terreno, das acessibilidades ao local do incêndio, do tempo de intervenção (tempo entre o alerta e a primeira intervenção no ataque ao fogo, vulgarmente designada como ataque inicial), entre outros fatores. Diversas situações têm potencializado de forma crescente a ocorrência de incêndios tais como o êxodo rural e as alterações climáticas. O flagelo dos incêndios ocorre à escala mundial, Tabela 1. Tabela 1. Panorama mundial de grandes incêndios [1] 129 130 Incêndios relativamente recentes de património emblemático a nível mundial alertam para o impacto devastador deste tipo de ação nos edifícios, em particular, nos edifícios antigos, Fig. 1. Os edifícios antigos, sem terem sofrido grande intervenção recentemente, tendem a apresentar algumas vulnerabilidades relativamente aos incêndios tais como disporem de materiais combustíveis, possuírem espaços de difícil acesso, não apresentarem sistemas eficazes de antifogo, entre outras debilidades. Um aglomerado urbano densamente construído, de acessos condicionados ou com uma localização em zona florestal ou rural, desprovida de faixa de proteção, apresenta risco de incêndio acrescido. Os incêndios em edifícios antigos têm sido alvo de muito estudo [2]. a) Chiado, Lisboa (1988) [3] b) Notre-Dame, Paris (2019) [4] c) Museu Nacional, Rio de Janeiro (2018) [5] d) Edifício multifamiliar, Londres (2017) [6] Figura 1. Exemplos de incêndios em zonas edifícios emblemáticos Algumas das causas dos incêndios são de índole natural (queda de raios), acidental (curto-circuitos, transportes, comunicações e uso de maquinaria), queimadas, incendiarismo, reacendimentos, entre outras. Destas causas, o incendiarismo, no caso dos incêndios rurais, tende a ser a causa prevalente em Portugal. Em termos de consequências resultantes dos incêndios rurais destacam-se a destruição de bens materiais e perda de vidas, a perda de biodiversidade, a perda económica (material lenhoso, produtos agrícolas, depreciação da paisagem, entre outras), impacto ambiental (emissão de CO2, dano do solo, dano da água, etc), entre outras. Face ao exposto e à tragédia associada aos incêndios rurais muitas ações de mitigação têm sido postas em prática no sentido de minimizar os efeitos nefastos. Algumas destas ações são as seguintes: a informação à população sobre os riscos e perigosidade destes desastres; a criação de faixas de gestão de combustível (em especial no espaço periurbano); a criação do programa Aldeia Segura; os incentivos ao ordenamento florestal, às atividades agrícolas e pecuárias; a formação de profissionais (sapadores florestais, bombeiros, guarda nacional republicana (GNR), entre outras entidades). 4 INTOXICAÇÃO POR MONÓXIDO DE CARBONO (CO) Infelizmente, a intoxicação por CO continua a ser um acidente recorrente geralmente associado a mortes. Em Portugal, diversos acidentes têm vindo a ocorrer de forma sistemática. Em 2018, em Sabrosa, cinco pessoas foram vitimadas mortalmente por esta via, assim como, em Mesão Frio, três pessoas foram vítimas ligeiras deste tipo de acidente. Por sua vez, nos Açores uma surfista também foi uma vítima mortal por inalação de monóxido de carbono, em 2015. Já no Fundão, em 2019, mais três pessoas do mesmo agregado familiar também foram vitimadas mortalmente por esta forma de inalação. Em 2019, Ovar também não foi exceção a este flagelo e mais uma pessoa morre deste modo e CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas outra fica gravemente ferida. No mesmo ano, em Esmoriz, mais uma pessoa falece e outras duas ficam gravemente feridas. Em Bragança ocorre algo semelhante e três pessoas ficam feridas por esta via. No espectro mais alargado, nos países industrializados, o CO é a principal causa de morte por intoxicação acidental. Em Portugal, anualmente milhares de pessoas sofrem de intoxicação com monóxido de carbono. Em Portugal, entre 1995 e 2003 foram contabilizadas 268 mortes por efeito tóxico do CO, ou seja, cerca de 30 mortes por ano. Uma outra análise dos acidentes resultantes de intoxicações com CO, efetuada com base no Sistema Europeu de Vigilância de Acidentes Domésticos e de Lazer, entre 1987 e 1999, demonstrou que a maioria dos acidentes/intoxicações por gás ou CO ocorre preferencialmente no Outono/Inverno, tem origem em equipamentos para aquecimento, como caldeiras e salamandras e que normalmente são deixadas acesas durante a noite, por esquecimento. Em termos de causas deste tipo de acidente, importa referir que o CO é um gás tóxico, sem cheiro, sem gosto e sem cor, e que resulta de qualquer processo de queima. O CO é a substância tóxica mais comum no ar e a sua presença é normal, desde que em níveis baixos. O CO resulta de uma combustão incompleta de combustíveis sólidos (carvão, lenha), líquidos (petróleo, gasolina, gasóleo) ou gasosos (gás natural, butano, propano). Aparelhos de combustão tais como esquentadores, caldeiras, fogões e aquecedores, instalados de forma incorreta, mal regulados ou em deficiente estado de conservação, podem conduzir à formação deste gás tóxico. As braseiras e grelhadores a carvão, bem como lareiras e salamandras a lenha levam, também, à acumulação deste gás em locais mal ventilados. O efeito tóxico do CO leva a uma diminuição de oxigénio no organismo. As consequências da inalação de CO em quantidades elevadas podem ser o aparecimento de dores de cabeça, mal-estar, sonolência, tonturas, náuseas, convulsões, perdas de consciência e morte. Algumas medidas de mitigação recomendáveis são a não utilização de braseiras ou grelhadores a carvão em espaços fechados, promover a limpeza periódica de chaminés e de condutas de saída de fumos, manter a habitação arejada, fazer a instalação e a manutenção dos aparelhos de combustão de acordo com as instruções do fabricante e, no caso dos aparelhos a gás, por empresa credenciada, solicitar inspeções periódicas às instalações de gás. Também se recomenda verificar a cor da chama do fogão e do esquentador (se apresentarem coloração amarela ou laranja em vez de azul, poderão existir problemas na queima), verificar se a saída da chaminé ou da conduta de exaustão está desobstruída e promover a sua limpeza anualmente. Colocar um detetor de monóxido de carbono junto dos aparelhos das fontes de queima, certificar que os equipamentos utilizados para aquecimento estão em condições de ser usados, não fechar completamente as divisões da casa se usar uma lareira ou equipamentos de aquecimento a gás e ter a preocupação de assegurar a correta ventilação das divisões de forma a garantir a renovação do ar ambiente. Se começar a sentir sonolência, dor de cabeça, tonturas ou mal-estar num ambiente aquecido através de uma lareira ou aparelhos a gás, apague as chamas ou desligue os equipamento e, de seguida, abra as portas e as janelas para permitir a renovação do ar e não adormeça numa divisão fechada com a lareira acesa ou equipamento a gás ligado. Verificar anualmente os gases de escape do carro, não ligar o carro dentro da garagem, sem ter a porta aberta e não ligar equipamentos com motores de combustão num ambiente fechado. Outra ação de mitigação importante é a divulgação à população deste perigo eminente. Em 2005, “Monóxido de Carbono - Não se Vê. Não se Cheira. Não se ouve. Mas mata” foi o tema da campanha nacional, dinamizada pela Direção-Geral de Geologia e Energia (DGGE) e que se realizou pela primeira vez em Portugal. A esta campanha associaram-se algumas das principais empresas do sector energético, como a BP, a EDP, a GalpEnergia, a Repsol e a Vulcano. A Beiragás, a Dianagás, a Dourogás, a Duriensegás, a Esso, a GasCan, o Instituto Tecnológico do Gás, a Lisboagás, a Lusitâniagás, a Medigás, a Portgás, a Setgás, a Tagusgás e a RTP foram outras entidades parceiras nesta iniciativa. Outras vias importantes de divulgação são as redes sociais, as escolas, a formação em termos de higiene e segurança no trabalho (aos bombeiros e aos profissionais de emergência, forças de segurança, mineiros, entre outras entidades) e as missas (como forma de chegar à população mais envelhecida). Face ao exposto e no panorama do património construído antigo pode ser referido que os edifícios antigos, no seu estado original, talvez sejam mais seguros do que os edifícios mais contemporâneos ou seja, os edifícios antigos geralmente são dotados de sistemas de ventilação natural eficazes e que podem minorar de forma significativa a intoxicação por CO. Refira-se, como exemplo, o facto dos vãos das janelas e das portas não serem totalmente estanques. Os pavimentos de madeira, os tetos e os forros são permeáveis ao ar. Geralmente, existem chaminés e claraboias que também ajudam a circulação natural de ar. Pelo contrário, a existência de compartimentos exíguos ou a falta de conforto térmico 131 132 sejam duas características técnicas deste tipo de construção antiga que podem potenciar o risco de intoxicação por CO. 5 DESLIZAMENTO DE TERRAS Dependendo da topografia e da geologia dos locais o deslizamento de terras é um acidente grave e recorrente em muitas zonas, nomeadamente, no Rio de Janeiro, Fig. 2. Por exemplo, o estado do Rio de Janeiro é particularmente vulnerável a desastres naturais associados a eventos extremos resultantes de constantes alterações do espaço físico e de questões biofísicas, como o relevo acidentado, a descaracterização de rios, a desmatação da cobertura original de Mata Atlântica, e a ocupação desordenada da zona costeira. Destes desastres destaca-se o deslizamento de terras, pela gravidade material e sobretudo social que lhe está adstrita. Por exemplo, em 2010, o deslizamento de terras ocorrido no Morro do Bumba, Niterói, causou 267 mortes e uma enorme ferida social e económica. Por sua vez, a grande intensidade de chuva ocorrida em janeiro de 2011 resultou no pior desastre da história brasileira e grandemente associado ao deslizamento de terras resultante. Figura 2. Exemplos de deslizamento de terra no Estado do Rio de Janeiro [7] É sabido que as principais causas para este tipo de tragédia são o significativo crescimento demográfico, a redução da área de mata Atlântica e a ocupação desordenada do Território. As consequências socioeconómicas associadas a este tipo de desastre são imensas [8]. Neste último tipo de dano consideram-se as infraestruturas (transporte, telecomunicações, água e saneamento, energia), o sector social (habitação, saúde e educação), o sector produtivo (agricultura, industria, comércio e turismo) e o meio ambiente. No sentido de minimizar a ocorrência deste tipo de evento muitos esforços de mitigação têm sido feitos. Destes destacam-se a redução dos riscos através da informação à população (sobre a identificação de locais de alto risco de deslizamento de terras e sobre comportamentos adequados a ter tal como o manter as linhas de água desobstruídas, o evitar a desmatação e os movimentos de terras em encostas). Paralelamente, na cidade do Rio de Janeiro, já existe um avançado sistema de alarme de sirenes e de estações pluviométricas que monitoriza o nível crítico de pluviosidade indutor de deslizamento de terras. Também já se dispõe de uma aplicação designada por “Sistema Alerta Rio” que alerta a população e que gere os níveis de risco de deslizamento de terras. Neste contexto, o património construído na faixa de deslizamento de terras sofre uma perda de equilíbrio global de corpo rígido que resulta num colapso total da estrutura e da construção. A construção fica incapacitada de desempenhar qualquer das funções para a qual foi construída e não se aplica a possibilidade de reabilitação ou de reforço. Trata-se de um problema complexo do ponto de vista de geotecnia. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 6 CONCLUSÕES O ensino da temática dos desastres naturais, da gestão de risco e da interligação com o património construído é um grande desafio devido à grandiosidade da informação associada. Este desafio ainda mais se avoluma quando o público-alvo é muito diversificado quer em termos de bases académicas quer em termos de experiência profissional. Contudo, esta heterogeneidade conduz a um enriquecimento porque novos pontos de vista surgem. Os incêndios, a intoxicação por CO e o deslizamento de terras são um drama social recorrente que resulta num avultado número de perda de vidas humanas. A divulgação e a formação da população é uma das soluções de resolução deste tipo de tragédia. O ordenamento do território adequado e atempado é outra via fundamental para combater muito deste tipo de flagelo. Manutenção e conservação dos bens naturais e tecnológicos é outra solução de combate. A fomentação da qualidade de vida da população é outra ação premente. A agravar estes cenários de desgraça surge as alterações climáticas com a sua imprevisibilidade. ACKNOWLEDGEMENTS This work was partially supported by the FCT (Portuguese Foundation for Science and Technology) through the project UIDB/04082/2020 (C-MADE). (C-MADE). REFERÊNCIAS [1] https://www.worldatlas.com/articles/largest-brush-and-forest-fires-in-recorded-history.html [2] Simon Kincaid (2021) Practical Challenges in Mitigating the Aftermath of Fire in Historic Buildings, The Historic Environment: Policy & Practice, 12: 1, 77-96, DOI: 10.1080 / 17567505.2020.1852660 [3] https://www.google.com/search?q=inc%C3%AAndio+do+chiado&client=firefox-b-d&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved =2ahUKEwiB1t_PnsLvAhXMAWMBHb4UAKYQ_AUoAXoECAMQAw&biw=1366&bih=654#imgrc=DtuDqab_19n9VM [4] Melchers, R., Becker, A. (1999). Structural reliability: analysis and prediction. 2nd ed. Brisbane: John Wiley & Sons Ltd., 357 p. ISBN 84-376-0217-X. [5] Johnson, Roy (1998). Concrete durability in marine environments. School of Engineering of the University of Brisbane, PhD Thesis. [6] https://www.google.com/search?q=data+inc%C3%AAndio+edificio+londres&tbm=isch&ved=2ahUKEwi1v7mCosLvAhXX w4UKHWJfChQQ2-cCegQIABAA&oq=data+inc%C3%AAndio+edificio+londres&gs_lcp=CgNpbWcQA1D-rgRYvYsFYMyQB WgAcAB4AIABjgGIAc8okgEEMC40NJgBAKABAaoBC2d3cy13aXotaW1nwAEB&sclient=img&ei=CLJXYLWbD9eHlwTivqm gAQ&bih=654&biw=1366&client=firefox-b-d&hl=pt-PT#imgrc=UFOgA0jejHc1-M [7] https://www.dn.pt/portugal/monoxido-o-assassino-silencioso-1512972.htmlhttps://repositorio.hff.min-saude.pt/ bitstream/10400.10/616/1/evite_o_monoxido_carbono.pdf [8] https://www.google.com/search?q=Angra+dos+Reis+-+O+deslizamento+do+Morro+da+Carioca,+que+matou+22 +pessoas&client=firefox-b-d&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwjV9Jv7o8nvAhVQQhoKHbmGClgQ_ AUoAnoECAEQBA&biw=1366&bih=654#imgrc=j6avVO8r3AkS0M 133 134 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Diagnóstico estructural ante los riesgos sísmicos de un inmueble patrimonial del siglo XIX en Morelia, Michoacán, México. Beatriz Hadad Pérez Universidad Michoacana San Nicolás de Hidalgo, Morelia, México, [email protected] Eugenia María Azevedo Salomao Universidad Michoacana San Nicolás de Hidalgo, [email protected] Guillermo Martínez Ruiz Universidad Michoacana San Nicolás de Hidalgo, [email protected] RESUMEN Los edificios históricos son estructuralmente complejos, que por numerosos factores se vuelven vulnerables ante diversas acciones, fundamentalmente los efectos de los sismos; por ello, es importante realizar estudios detallados a su estructura aplicando métodos de análisis que permitan determinar el comportamiento estructural de cara a estimar su nivel de seguridad de manera razonable y científicamente soportada. En esta comunicación se realiza el diagnóstico a un inmueble del siglo XIX ubicado en la Zona de Monumentos Históricos de la ciudad de Morelia, el cual presenta evidentes deterioros estructurales. La metodología empleada está fundamentada en los principios establecidos por el Comité Científico Internacional sobre el Análisis y Restauración de Estructuras de Patrimonio Arquitectónico (ISCARSAH-ICOMOS). Se emplearon métodos basados en el comportamiento elástico lineal del material para identificar las zonas de la estructura con mayores tensiones, en los que se utilizó información de tipo experimental para lograr una razonable calibración de los modelos numéricos generados. Los desplazamientos y tensiones obtenidas en la estructura, fueron comparados con valores permisibles para establecer un escenario preliminar del comportamiento futuro esperado para el inmueble. PALABRAS CLAVE: Edificios históricos; Diagnóstico Estructural; Elementos Finitos; Morelia. 135 136 INTRODUCCION Los edificios históricos son estructuras complejas estructuralmente, que vinculadas a su edad y múltiples condiciones se vuelven vulnerables ante diversas acciones, fundamentalmente los efectos de los sismos; por ello es importante al realizar un proyecto de restauración aplicar métodos de análisis que permitan determinar el comportamiento estructural de cara a estimar el nivel de seguridad, recomendación presente en los principios del Comité Científico Internacional sobre el Análisis y Restauración de Estructuras de Patrimonio Arquitectónico (ISCARSAH [1]) para emitir un correcto diagnóstico estructural. El presente trabajo deriva de un proyecto de restauración integral del anexo a la escuela Preparatoria Número 2 “Ing. Pascual Ortiz Rubio”, de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH), edificio del siglo XIX (1849-1867) considerado monumento histórico de acuerdo el artículo 36 de la Ley Federal sobre Monumentos y Zonas Arqueológicos, Artísticos e Históricos de México [2]. La zona analizada corresponde a la antigua Escuela Belisario Domínguez y se encuentra ubicada en el ala norte del edificio globalmente hablando, y está compuesta por dos arcos rebajados de cantería labrada los cuales presentan importantes fisuras en sus enjutas, de los cuales, en la presente etapa se analiza el que presenta los mayores daños (zona oeste). El criterio de análisis numérico se basa en elementos finitos elásticos lineales [3] calibrados a partir de vibraciones ambientales realizadas sobre el macroelemento [4] en estudio, cuyo modelo estructural posteriormente se sometió a una demanda sísmica compuesta por registros sísmicos reales y artificiales obtenidos a partir de la peligrosidad sísmica del sitio. 1 CARACTERIZACION EXPERIMENTAL Y CALIBRADO DEL MACROELEMENTO EN ESTUDIO De acuerdo con el Comité ISCARSAH de ICOMOS, para la caracterización de estructuras históricas se deben utilizar técnicas no destructivas (NDT), motivo por el cual, se estimaron las propiedades dinámicas del macroelmentos a partir de la medición y procesamiento de vibraciones ambientales. Se emplearon acelerómetros de alto rango dinámico colcando un sensor triaxial al centro de la luz del arco y sobre el entrepiso, así como sensores uniaxiales orientados verticalmente al dovelado del arco y adheridos al mismo ´Fig. 1´. La duración de las mediciones fue de 10 minutos a una tasa de muestreo de 200 muestras de aceleración por segundo. Los registros fueron procesados y mediante técnicas de análisis modal operacional fue posible estimar las frecuencias y formas modales de vibración del arco, con los que se calibró el Módulo de Young del macroelmento en estudio empleando la componente vertical de vibración, que presentó una frecuencia de 23.047Hz, la cual corresponde a un periodo de vibración de 0.043 segundos. Las propiedades mecánicas calibradas se indican en la Tabla 1, y se obtuvieron de manera iterativa variando el módulo de Young hasta lograr la coincidencia de frecuencias para el primer modo de vibración vertical. Es importante mencionar que al momento de las mediciones, la cimbra se encontraba totalmente desconectada del arco debido a que llevaba bastante tiempo montada sin ningún mantenimiento o ajuste, por lo que su influencia en los registros de aceleraciones obtenidos fue despreciada. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Casa 10 da Rua D. Hugo, Porto Figura 1. Equipo empleado y configuración de sensores en campañas de medición de vibración ambiental [6] Tabla 1. Propiedades mecánicas calibradas en el modelo 2 MODELADO NUMÉRICO, DEMANDA SÍSMICA Y RESISTENCIA DE LA FÁBRICA El modelo estructural del macroelmento está formado por 79.560 elementos finitos elásticos tetraédricos ´Fig. 2´. Se analizó el macroelemento por cargas verticales primeramente y luego dicho efecto actuando simultáneamente con una demanda sísmica compuesta por cinco registros, el ocurrido en Tehuacán, Puebla, el 15 de junio de 1999 con Ms 6,9 y que generó grandes daños en edificios históricos, el sismo de Papanoa del 18 de abril de 2014 con Ms 7,2, cuyas señales fueron registradas en la estación sísmica Universidad Vasco de Quiroga (UVAQ) en Morelia, administrada por la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Michoacanad de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH), en donde las señales fueron escaladas en amplitud a los valores de aceleración máxima probabilista del terreno firme de Morelia para periodos de retorno de 475 y 975 años, y dos señales sísmicas artificiales probabilistas con la máxima aceleración esperada para las dos mismas recurrencias. 137 138 Figura 2. Modelo estructural de elementos finitos para el macroelmento en estudio [6] 2.1 Resistencia de la Fábrica Los valores límite adoptados para la resistencia a la compresión y tracción de la obra de fábrica fueron definidos a partir de las recomendaciones PIET 70 [5], las cuales sugieren que la resistencia a compresión sea igual a una milésima parte del módulo de Young, y que la resistencia a tracción sea entre un 2.5 y un 5% de ésta última, lo cual arrojó 2,06MPa y 0,052MPa respectivamente. 3 RESULTADOS DEL ANÁLISIS Posteriormente al análisis del modelo estrucutral del macroelemento se evidencia lo siguiente para las diferentes condiciones de carga. 3.1 Cargas gravitacionales Se determina que la grieta ubicada en la clave del arco analizado, fue probablemente producida por su peso propio debido al poco canto de la enjuta existente sobre el dovelado del mismo. La grieta no fractura la dovela, sino sigue el recorrido de las juntas ´Fig. 3´. Se observan en color rojo tensiones con un valor de 0,59MPa en el intradós de la clave del arco, las cuales exceden significativamente la tensión permisible a tracción de 0,052 kg/cm2, lo cual es sinónimo de daño. Por su parte en color azul claro se observan valores de compresión de 0,4 MPa en el trasdós del arco, que se encuentran por debajo de la tensión permisible a compresión considerada igual a 2,06MPa. El desplazamiento vertical en la clave del arco considerando el peso propio y los rellenos de 85 centímetros existentes en la azotea fue de 2.25cm; dicho relleno se agregó en época reciente debido a que fueron clausuradas las gárgolas que descargaban el agua de lluvia a la vía pública, lo que propició un cambio de pendiente ahora para descargar hacia un patio interior. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 3. Tensiones por cargas gravitacionales [6] 3.2 Análisis ante la demanda sísmica En las Figuras 4a y 4b se evidencian los desplomos y fisuras en la fachada norte del inmueble, causados probablemente por un empuje lateral del macroelemento estudiado durante un sismo ocurrido en el pasado. Figura 4. a) Desplomo del muro de la fachada norte, b) fisura causada por empuje sísmico del macroelemento en estudio [6] El registro del sismo de Puebla del 15 de Junio de 1999, produce el desplazamiento lateral máximo ´Fig. 5´ con un valor de 2,3cm (dirección norte-sur) excediendo una milésima de la altura, valor que se considera razonable para revisar el estado límite de servicio en este tipo de edificios, lo cual, puede derivar en posibles daños ante la demanda sísmica considerada. 139 140 Figura 5. Configuración deformada por sismo (izquierda), desplazamiento vertical existente (derecha) [6] Se presentaron valores máximos para las tensiones de tracción de 0,804MPa y de 1,59MPa en compresión ´Fig. 6´, lo cual indica que para la demanda considerada se esperarían daños severos en la clave del arco, ya que los esfuerzos de tensión sobrepasan al permisible de 0,052MPa. Por otro lado, las compresiones se encuentran por debajo del valor permisible máximo de 2,06MPa. Las tensiones de tracción máximas en la unión del muro longitudinal de la fachada norte con la enjuta del arco son de 0,101MPa, mismos que coinciden con los las fisuras existentes ´Fig. 6´. 4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN De la demanda sísmica considerada, el registro del terremoto de Tehuacán, Puebla, del 15 de junio de 1999, el cual fue un sismo que afectó de manera importante el patrimonio de la ciudad capital de Puebla, produjo tensiones que exceden los valores máximos a tracción considerados como permisibles de acuerdo con los criterios de las normas PIET 70. Por otro lado, las tensiones de compresión se mantienen dentro del rango permisible por lo cual, no se esperarían daños por aplastamiento en la fábrica del macroelmento. Los mayores daños, que coinciden con las zonas de máximas tracciones, se presentaron sobre las enjutas del arco en la unión con los muros laterales, daño que también se puede corroborar físicamente en el inmueble. Afortunadamente, físicamente se pudo constatar que la cantería que conforma el dovelado del arco tiene mejores propiedades mecánicas que el material de las enjutas, el cual está conformado por fábrica irregular. Un factor clave en el daño, radica en el hecho de que sobre la clave del arco no se tiene gran separación con el forjado de cubierta, ya que las vigas de madera se apoyan prácticamente sobre el dovelado del arco ´Fig. 6´. La evidencia física y el análisis estructural confirman una alta probabilidad de que el macroelemento sufrió daños por la acción de un sismo histórico, el cual no se sabe si se presentó antes o después de que se colocó el relleno de nivelación existente sobre el forjado de cubierta de aproximadamente 85cm en su punto más alto, construido con el fin de cambiar la pendiente en la azotea debido a la ubicación de los bajantes pluviales hacia el patio central, pues las gárgolas dirigidas hacia la fachada norte fueron clausuradas. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 6. Tensiones producidas por el registro del sismo del 15 de junio de 1999 [6] 5 CONCLUSIONES Es importante resaltar que los cambios de uso que ha tenido el edificio sin una intervención planeada ni un proyecto de restauración integral, han ocasionado el alto grado de deterioro que presenta en su estructura. Existe una alta probabilidad de que los daños presentes en el arco estudiado, hayan sido producidos por eventos sísmicos de gran intensidad ocurridos en el pasado, lo cual, actualmente tiene comprometida la capacidad estructural del sistema global, además de la estabilidad general de la fachada norte del inmueble. Lo rellenos colocados sobre la cubiertas para cambiar las pendientes del agua de lluvia hacia el patio interior, debido a la prohibición de seguirlas descargando mediante las gárgolas de la fachada norte hacia la vialidad, han producido un incremento de masa que en definitiva genera fuerzas de inercia que en sismos futuros pueden derivar en un posible colapso, por lo que, el presente trabajo sólo es un primer paso hacia estudios más completos que permitirán emitir un mejor diagnóstico e intervención para la correcta preservación del inmueble hacia el futuro, y la seguridad de sus ocupantes y transeúntes. REFERENCIAS [1] ICOMOS-ISCARSAH. (2003). Recommendations for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage. [2] Ley Federal de Monumentos y Zonas Arqueológicos, Artísticos e Históricos, INAH (1972). [3] Olgierd, C. (1981). El método de los elementos finitos. Reverté. [4] Doglioni, Francesco; Moretti A. and Petrini V. (1994). Churches and earthquakes. LINT. Trieste. [5] PIET 70 Obras de fábrica (1971). Prescripciones del Instituto Eduardo Torroja. Instituto Eduardo Torroja, Madrid, España. [6] Hadad Pérez, Beatriz; (2016). Tesis de Especialidad: Proyecto de Restauración del anexo a la Escuela Preparatoria Número 2 “Ing. Pascual Ortíz Rubio”. Especialidad en Restauración de Sitios y Monumentos, Facultad de Arquitectura de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, UMSNH, Morelia, Michoacán, México. 141 142 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Rehabilitación post-sísmica y refuerzo estructural del Templo de Santa Mónica, Puebla, México. José Eduardo Carranza Luna Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México, [email protected] Gloria Carola Santiago Azpiazu Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México. [email protected] Romary Emireth Asención Ramiro Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México. [email protected] Monserrath Torbellín Hernández Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México. [email protected] RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo dar a conocer prácticas no convencionales en la restauración del patrimonio histórico, además de describir los procesos de intervención para la restauración del templo de San Mónica, también conocido como Templo del Señor de las Maravillas, ubicado en la ciudad de Puebla, México. El templo está catalogado como monumento histórico, el cual fue restaurado a raíz de los violentos sismos de magnitud 7.1 grados, ocurridos el día 19 de septiembre de 2017, mismos que tuvieron repercusiones en 11 entidades de La República Mexicana afectando a más de 1800 inmuebles históricos de los cuales 250 corresponden al estado de Puebla. El inmueble pertenece al conjunto conventual de Santa Mónica de religiosas agustinas recoletas, el cual inició su construcción en 1688, sobre las antiguas instalaciones de un colegio, concluyéndose en varias etapas (1695, 1750 y 1841). Su importancia actual radica en que ahí se lleva a cabo el culto al Señor de las Maravillas, consistente en un conjunto de prácticas y de creencias que se constituyeron de manera sincrética a lo largo de la segunda mitad del siglo XX, convirtiéndose en un espacio ideológico significativo para varios grupos y ámbitos urbanos populares de la ciudad de Puebla, al mismo tiempo que es uno de los templos más visitados por turistas nacionales e internacionales además de los creyentes locales. Los severos daños causados por el sismo, pusieron en riesgo su integridad física, pues la torre campanario estuvo a punto del colapso, lo mismo que la cúpula central junto con su linternilla; la bóveda de medio punto de la nave principal se abrió en tres gajos a todo lo largo, con cuarteaduras que atravesaban todo el espesor de la bóveda; las molduras de cornisas de diferentes elementos se fracturaron y sufrieron desprendimientos, al igual que partes de revocados. El refuerzo estructural ya se ha ensayado en otros inmuebles con bastante éxito, por lo que aquí les compartimos las experiencias de la intervención y las aportaciones que se le hicieron al templo, esperando que puedan ser de utilidad a la comunidad restauradora internacional. PALAVRAS-CHAVE: Rehabilitación; Sísmica; Templo; Restauración. 143 144 1 ANTECEDENTES La Nueva España a lo largo de su historia contó con la presencia de distintas órdenes religiosas y en consecuencia presentó una gran variedad de construcciones para el culto católico, la Ciudad de Puebla no fue la excepción y aún se conservan una gran cantidad de edificaciones históricas religiosas, dentro de las cuales 11 son conventos de monjas tal es el caso del Templo del Santa Mónica. Los recintos religiosos construidos alrededor del mundo suponen un foco de atención para los turistas que acuden guiados por mera curiosidad o por su devoción a rendir culto a un santo o a una imagen religiosa. En la ciudad de Puebla esto sucede cada día, pues es un sitio que se distingue de muchos otros en la república mexicana por ser uno de los que más monumentos coloniales conserva, de los cuales destacan aquellos con una vasta riqueza arquitectónica de carácter religioso, Licona [1] nos dice: “…Por donde ustedes caminen se encontrarán con un templo. Encontrarán, por ejemplo, el templo de Nuestra Señora de la Merced, por supuesto la Catedral, el Sagrario, el templo de Santo Domingo, San Francisco, Santa Mónica, la Compañía, … y entre otros más San Pedro. En total existen alrededor de treinta templos abiertos en el Centro Histórico” De esta misma riqueza arquitectónica religiosa forma parte el templo del antiguo ex convento de Santa Mónica, un edificio del siglo XVII en donde se encuentra un espacio de veneración de la imágen religiosa de “El Señor de las Maravillas”, de la cual podríamos decir que es la imágen más venerada de la ciudad, diariamente visitada por miles de fieles devotos provenientes de distintas partes del país. Su culto comenzó en la época colonial y se retomó con fuerza durante el siglo XX, a él los asistentes acuden para elevar sus plegarias al acercarse a la figura religiosa con la esperanza de que se alivien sus males y dolencias [2]. La construcción del conjunto conventual se inició en 1688, hacia 1695 una parte empezó a funcionar, las obras se reanudaron hacia 1750 y se terminaron en 1841, consagrandose ese mismo año, quedando por construir la torre, la cual se concluyó a mediados del siglo XX [3]. Su historia se remota al año 1682, cuando el obispo Santa Cruz decidió transformar un colegio de mujeres recogidas (doncellas y viudas pobres) en un monasterio para religiosas agustinas recoletas, obteniendo la aprobación del rey Carlos II y la del vaticano en 1686, ante esto la congregación funcionó desde esa fecha hasta 1934, cuando fueron exclaustradas tras descubrirse que operaban en la clandestinidad, ya que con las leyes de Reforma (1856-1861) se dio fin a los espacios de ese tipo, alcanzando a concluirse este proceso hasta principios del siglo XX. Los once conventos femeninos guardan la misma tipología al colocar en la esquina del predio el templo, que por lo general es de una sola nave sin atrio y hacia dentro de la manzana van los claustros, los huertos y todas las dependencias conventuales. En el caso del templo de Santa Mónica, la nave va de sur a norte, y es muy larga, cinco de los cuerpos de la nave son para el culto religioso abierto al público, y en la parte trasera hay tres cuerpos de dos plantas cada uno, que se reservaron para que las monjas pudieran escuchar misa, rezar, comulgar y realizar cánticos. Acerca de la veneración a la imagen del Señor de las Maravillas, Jiménez Medina [4] comenta que entre las historias o leyendas hay una que se destaca: “Se cuenta que todos los días una mujer acudía a la cárcel de San Juan de Dios –antiguo hospital de san Juan de Dios– para visitar a su esposo, le llevaba los alimentos y las cosas que él necesitaba. En una de las visitas conoció a un hombre a quien nadie iba a visitar, lo que le inspiró una profunda lástima, (...) comenzó a llevarle alimentos sin que su esposo lo supiera, acto que llegó a convertirse en una amistad, misma que continuó aún después de que su marido abandonara el reclusorio. No faltó entonces quien avisó al marido sobre las acciones que la mujer realizaba, así que un día la esperó fuera del penal para ver si lo que le contaban era cierto. –¿Qué llevas en la canasta?- le preguntó, la mujer sorprendida y llena de miedo sólo alcanzó a encomendarse al señor del rayo y le respondió: “–Llevo maravillas, para el señor”…, a lo que el esposo, incrédulo, no pudo más que destapar la canasta y descubrir que adentro de la canasta se hallaban las flores amarillas como maravillas. Así, ante el milagro, los esposos entraron de rodillas a la iglesia; ahí la esposa le confesó a su marido la verdad: le llevaba alimentos a un hombre pobre. El esposo y ella fueron a buscar al hombre a la prisión pero no lo hallaron, y aunque preguntaron CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas por él y por más que dieron santo y seña nadie supo darles respuesta, por lo que la pareja llegó a la conclusión de que ese hombre era el mismo Cristo quien les había puesto una prueba de amor a la pareja.” A pesar de la incertidumbre sobre el inicio del culto, la imágen fue ganando importancia con el paso de las décadas, creando costumbres muy arraigadas entre los devotos. El espacio donde se venera al Cristo caído agarrado de su cruz, (segunda caida), imagen más conocida como el “Señor de las Maravillas”, es la parte posterior del templo donde ha estado expuesta dentro de una urna acristalada a la cual se le ha colocado un cerco para dar espacio a la colocación de los diferentes exvotos, milagros, flores y regalos que los devotos dejan como muestra de su agradecimiento ante alguna petición cumplida; la imagen es muy venerada en la ciudad de Puebla, por sus multiples milagros. El conjunto fue declarado monumento histórico el 19 de mayo de 1936, desde 1940 pertenece al Instituto Nacional de Antropología e Historia (INAH) el 18 de noviembre de 1977 fue incluído en la Declaratoria de Zona de Monumentos Históricos de la Ciudad de Puebla, publicada en el Diario Oficial de la Federación. procesional [4]. 2 DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO 2.1 Espacios y elementos El templo, es un edificio con una sola torre meridional izquierda, construida en la primera mitad del siglo XX. En el muro testero del ábside sobresale del paramento de la calle una tribuna rectangular, su costado derecho siempre visto de sur a norte, o el de la epístola, presenta unos contrafuertes rectangulares o estribos que dan a la calle y que se corresponden por sus pares que se encuentran del lado del evangelio, embebidos en las construcciones o crujias del convento (claustro de Profesas) dependencias que se adosan al templo; el templo es de ocho cuerpos, tres cuerpos de dos niveles para la capilla interior, el coro y el soto coro para uso exclusivo de las religiosas, los otros cinco cuerpos para la parte del culto abierto al público; un cuerpo antes del presbiterio, donde usualmente va el crucero, tiene una cúpula de ocho lados coronada por una linternilla y su cupulín. [5] La cúpula está apoyada sobre un pequeño tambor octagonal arquitrabado de un metro de altura aproximadamente, que a su vez descanza en las pechinas y los arcos torales, las cuatro pechinas portan cuatro lienzos al oleo; éstas forman el octágono de desplante con cuatro arcos torales de medio punto. La cúpula es de medio punto en su casquete interior, por fuera conforme va emergiendo se forma un ochavo. En cada uno de los ocho lados de la cúpula lleva unas ventanas con vitrales de medio punto; por el exterior las ventanas son rectangulares con enmarcamientos abultados que sobresalen de la cúpula hasta formar una especie de tambor que la envuelve, cada vano está enmarcado con jambas y con pilastras adosadas que sostienen un grueso dintel rematado por su cornisa. La nave del templo esta cubierta por 8 bóvedas las 4 primeras de sur a norte son de crucería, las dos que le siguen son de cañon corrido con lunetos, luego está la de la cúpula y por último la del presbiterio tambien de cañon corrido con lunetos. En el costado que da al claustro, del lado del evangelio, en ese cuerpo esta adosada la base de la torre cuadrangular la cual viene desde un nivel más abajo que el nivel de la calle. La base de la torre es de mampostería de piedra, está unida en forma cuatrapeada con las piedras del muro y en el hueco central tiene una escalera de caracol por donde se sale a la techumbre. Cuando se llega al nivel de azotea presenta una gruesa bóveda tambien de piedra, de más de 1.50 m. de espesor que sirve de basamento para desplantar desde ahí la torre que se construyó en el siglo XX, el cual es de dos cuerpos con sus vanos para alojar las campanas y sobre este su respectivo remate; la torre está hecha con ladrillos de barro rojo recocido; cada cuerpo lleva su cornisamento perimetral enfatizando cada nivel. El uso del templo ha estado dedicado históricamente al culto religioso católico con dos sacristías: una para los civiles, con una bella bóveda decorada al estilo barroco y una más para las religiosas, que ayudaban al arreglo del templo, y que en algún momento tuvieron acceso desde el convento, la sacristía alta se cubre con dos altas bóvedas, tiene dos puertas: una va al altar y a una escalera que lleva a la tribuna que mira al altar, la otra lleva al interior del templo; dentro hay una cajonera con herrajes originales. Sobre su fachada localizada en la calle 5 de mayo, dividida en ocho tramos, se localizan un par de portadas de acceso, una como entrada principal y la otra procesional, enmarcadas con unas portadas de pie- 145 146 dra labrada flanqueadas con un par de pilastras, la de la derecha o principal está coronada con un par de roleos simulando un frontón abierto o roto; dentro del cual se yerguen dos pequeñas pilastras que flanquean a su vez una hornacina que tiene la escultura de Sta. Mónica, el nicho presenta una concha a la altura de la cabeza que corona a la santa; las puertas de madera tallada tienen un par de relieves cada una, la primera o la de la izquierda presenta a San José y a la Virgen María y en la segunda o de la derecha ostenta las imágenes en alto relieve de San Agustín y Santa Mónica. Sobre los contrafuertes que dan hacia esta calle hay cinco atributos o emblemas de la orden de San Agustín: un corazón flechado, una mitra, un libro, un báculo y un templo con dos torres. El altar mayor está dedicado a la virgen de Fátima, que está en la parte superior en una hornacina custodiada por dos ángeles en sus laterales, la cual remata la composición; al centro tiene un Cristo crucificado, flanqueado por dos esculturas femeninas, la de la izquierda representa a la virgen de la Cinta o de la Consolación, portando a un niño, la otra representa a Santa Mónica ataviada con el hábito de las madres Agustinas. 2.2 Materiales Las construcciones del siglo XVII como es el caso que nos ocupa fueron realizadas con mamposterías no confinadas, hechas de ladrillos y piedras naturales, junteadas con mortero de cal-arena, lo que les impide un comportamiento satisfactorio durante eventos sísmicos de cierta intensidad. Las fallas más comunes son agrietamientos y fracturas de dimensiones severas que se presentan generalmente en partes que ya han sido tratadas con anterioridad o que se han debilitado a consecuencia del reblandecimiento de su masa por presencia de humedades. Los muros están constituidos principalmente de mampostería de diferentes materiales, piedras y tamaños, colocadas en hiladas, dispuestas irregularmente formando dos caras que se van rellenando con mampostería ciclopea y mortero de cal. Por su volumen resisten adecuadamente los esfuerzos de compresión no así los esfuerzos de tensión generados por las fuerzas horizontales Las bóvedas del templo están hechas con piedra caliza o travertino poroso para hacerlas más ligeras pero igual de resistentes. 2.3 Comportamiento Estructural La forma de la estructura es típica de los templos que han sido conventos, al estar a orilla de calle no tenían posibilidad de expandirse por lo cual se tiene la ausencia de transeptos. La estructura a base de mampostería es poco estable, para rigidizarla se construyeron contrafuertes externos y pilastras por el lado interno, que parecieran ser meramente decorativas; además, se han colocado bastantes nichos y huecos a los muros de la fachada, lo que disminuye considerablemente su resistencia a los esfuerzos, esto ha causado que durante la vida útil de la estructura, y posterior a los repetidos sismos, hayan sufrido dañosconsiderables. A nivel de piso y en una franja horizontal que une a todos los contrafuretes se colocó un grueso basamento a manera de rodapie, de 90 cm de ancho por 1.50 m de altura promedio, con un talud que sube a más de 2.00 m para contrarrestar parte de los empujes laterales. Figura 1. Simulación del comportamiento estructural del templo durante el sismo CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas La estructura del templo está adosada a una de las crujías del convento, desde donde se desplantan los contrafuertes del lado poniente que trabajan de manera conjunta con las construcciones colindantes, en cambio, en la fachada oriente los contrafuertes son de dimensiones relativamente escasas para soportar los movimientos sísmicos de este costado, mismo que corresponde a la fachada principal, la cual además, se debilita por la presencia de vanos de las ventanas y las puertas de acceso al templo. La parte que corresponde a la cúpula es la más pesada y complicada pues en ella la continuidad de forma y estructua de la nave se interrumpe, al haber por lo general un hueco y sobre este una estructura adicional que por lo común es una cúpula sobre un tambor, la forma de la cúpula es ochavada, la entrada de luz es por ventanas sobre la cúpula, estas ventanas rompen la continuidad de la forma concentrando en sus vértices grandes cantidades de esfuerzos cortantes. Esta estructura en forma de un ochavo transmite sus cargas al tambor, donde cuatro de sus lados son soportados directamente por los arcos torales y los otro cuatro por las pechinas las cuales gradualmente transportan las cargas a los muros y pilastras. El campanario es una torre bastante alta y esbelta la cual no está sujeta al edificio, constructivamente está desplantada sobre un sólido basamento de piedra, esta discontinuidad provoca que en la unión de ellas existan esfuerzos que durante un sismo se intensifican provocando la falla de estos elementos lo mismo que en sus zonas más débiles que son donde hay vanos y huecos para las campanas. “Ya que la mampostería no tiene capacidad a tensión importante, se provoca un mecanismo de resistencia basado en la capacidad del material a compresión y cortante, que a su vez es función de la carga axial y del coeficiente de fricción de los materiales constitutivos, lo que provoca agrietamientos típicamente en el extremo superior de los pilares de apoyo y descarga, ya sea por tensión directa o por cortante como tensión diagonal. En la clave del arco se presentan grietas por tensión directa. Además, si en el pilar sobrecargado se excede la capacidad por aplastamiento de la mampostería, se presentará como efecto una articulación en su base”. [6] 3 DICTÁMEN DE DAÑOS DEBIDO AL SISMO El 19 de septiembre de 2019, se presentó un sismo en la región de Puebla-Morelos, con una magnitud en la escala de Richter de 7.1 grados según datos del Servicio Sismológico Nacional. Este fenómeno causó, en materia de bienes históricos, estragos a más de dos mil inmuebles que fueron registrados por el INAH. Figura 2. Fractura del tambor de la cúpula encima del arco toral donde se une con la pechina. Fotografía: JECL, 2017 En primera instancia, se realizó una visita al templo con el fin de conocer con precisión el daño que había en sus elementos, en donde se percató que los muros de piedra, del lado de la fachada, presentaron grietas en la zona inferior, al borde de los contrafuertes. Al interior del inmueble, la nave sufrió numerosas grietas longitudinales a lo largo de esta, algunas de poca profundidad y grosor, sin embargo, se encontraron varias con magnitudes considerables, con longitudes que iban de extremo a extremo del templo. Aquí es importante destacar que en la bóveda, todas 147 148 las grietas fueron longitudinales. En la parte del tambor que sostiene la gran cúpula, se encontraron grietas con profundidades de hasta 80 cm y espesores que iban de los 5 hasta los 10 cm o más. En la azotea, por la parte superior de la cúpula, existe una linternilla de ocho pilastras, simplemente apoyada, con un cupulín conopial macizo rematado por una pequeña cruz metálica. El principal daño sufrido fue la separación de la linternilla de la cúpula, fracturándose en forma diagonal las pilastras que sostienen la linternilla al desplazarse el remate de la linternilla del cuerpo de apoyo por degollamiento, sufriendo un desplazamiento de aproximadamente siete centímetros. La bóveda de la cúpula se seccionó de manera diagonal en un tercio de su casquete, creándose una grieta que atravesaba su espesor de lado a lado, dicha grieta se manifestó como una continuidad de la grieta más grande que dividió en dos partes la nave del templo, la grieta subía por el tambor y después por las esquinas de las ventanas. También hubo severas grietas en el resto del intradós de la cúpula. La torre campanario del templo es un prisma cuadrangular de estructura esbelta y flexible, cuya relación de proporción base- altura usualmente es de 1:4; la tendencia de las torres durante la excitación es de separarse de su base o degollarse en las partes más frágiles de sus cuatro pilares o piernas de apoyo, lo cual causó un desplazamiento del cuerpo inferior de la torre debido a los movimientos sísmicos, también fueron encontradas grietas y fisuras de espesor considerable en cornisas y molduras tanto inferiores como intermedias y superiores. Durante el proceso de construcción de la mampostería en altura, se fabricaron unos mechinales para anclar los andamios de trabajo, en el caso de esta torre los huecos no se rellenaron ni consolidaron, lo que ocasionó que en este nivel de apoyos se presentara el degollamiento de la estructura del pilar noroeste y un ligero desplazamiento de unos 3 cm. mientras la torre sufrió una separación literal de su base. El acero de refuerzo del sistema de zunchado que se había colocado para absorber tensiones en la intervención precedente, presentó corrosión tanto en la torre como en la linternilla de la cúpula, con el consecuente aumento de la fragilidad e incremento de las tensiones provocando un riesgo técnico adicional ante los esfuerzos solicitados por el sismo. Figura 3. Seccionamiento de la bóveda de la cúpula y agrietamientos múltiples en intradós Esquema: EDCA 4 DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL PROYECTO DE INTERVENCIÓN Para su intervención se pensó en colocar elementos lo más discreto posible, buscando que no alteraran la forma ni las características originales de cada uno de los elementos a intervenir; para lograr esto de la mejor manera, se recurrió a la experiencia que se ha tenido en este tipo de edificios patrimoniales en todo el mundo, tomando como referencia el siguiente proceso: 1. Apuntalamiento general para evitar derrumbes y colapsos, de acuerdo con los esfuerzos y cargas esperadas en cada elemento. 2. Revisión de las geometrías de los elementos, pues es bien sabido que de eso depende su estabilidad. 3. Estabilización estructural, mediante la reconstrucción o refuerzo de partes o elementos dañados, restauración de bóvedas y muros. 4. Inyección de grietas, calafateo y remamposteo de elementos dañados. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 5. Consolidación y restauración de elementos arquitectónicos y sus ornamentos. 6. Integración de un sistema de sujeción, atirantado y/o zunchado con acero de refuerzo y/o a base de concreto armado y tirantes de acero. 7. Reintegración de acabados Dichos procesos se fundamentan en la observación directa de los daños ´perceptibles en la estructura histórica y posteriormente identificados estos, los estudios y cálculos corroboraron y detallaron la situación del edificio en el aspecto estructural [7]. Los criterios universales para intervenir una estructura histórica deben sustentarse en los principios de conservación, así como, en los criterios de análisis y restauración de estructuras históricas [8], tales como restituir la forma, cerrar grietas y reforzar las zonas dañadas, para así detener el fenómeno principal que es que el muro oriente que da a la calle se deforma demasiado. 4.1 BÓVEDAS DE LA NAVE La estabilidad de la bóveda depende directamente de sus apoyos, por lo que la propuesta se basó en disminuir parte de los desplazamientos de estos aumentando en lo posible la rigidez lateral [9], Se produjeron grietas longitudinales a lo largo de toda la nave y la bóveda se separó de los arcos fajones y de los torales por lo que para estabilizarla se reconstruyeron todas las partes dañadas, se calafatearon e inyectaron las grietas y para evitar que se siga presentando la misma falla cada que tiembla se propuso sujetar los muros que sostienen a la bóveda con los contrafuertes por medio de un sistema de zunchado que abraza ambas partes. Sobre el extradós se colocó una franja de concreto armado con una parrilla de varillas del #4 separadas a cada 40 cms uniendo los dos pares de contrafuertes centrales de esta sección de la nave. A estos sunchos se le agregan dos pares de tensores que están ligados verticalmente en la fachada con ángulos de acero estructural y del lado del convento con unos castillos de concreto armado con la finalidad de que el trabajo no sea puntual, sino que se extienda a una mayor área de los contrafuertes. La consolidación de grietas en la mampostería con daños demostró ser eficiente para que las cubiertas afectadas trabajaran adecuadamente, sin embargo, las bóvedas se fracturan por la acción de temblores significativos recurrentes, ya que se continúan presentando los excesivos desplazamientos laterales de los muros de la nave principal especialmente el muro que da a la calle el cual se deforma demasiado. 4.2 CÚPULA La restauración de la bóveda de la cúpula consistió en recuperar su geometría específicamente en el área del tambor, reconstruyendo las molduras del cornisamento se sellaron y calafatearon todas las grietas por la parte interna, posteriormente se procedió a realizar los trabajos por el extradós. Una vez retiradas todas las capas de recubrimiento, se procedió a inyectar las grietas con el procedimiento convencional, a base de mortero de cemento y arena con aditivos expansores y fibra, previamente se “rajuelearon” (calafatear o recalzar con piedras) y “cosieron” (entretejieron) las aberturas de las grietas. “Para reducir el nivel de daños ante deformaciones importantes, e incrementar la capacidad del conjunto estructural para soportar las fuerzas de inercia que se producen durante un sismo, se construyen membranas a base de aplanados de mortero compuestos por cemento- cal-arena reforzados con malla electrosoldada, anclada por medio de conectores de varilla a la mampostería existente. En aquellos casos donde la falta de rigidez es considerada la principal causa de los daños, al presentarse grandes deformaciones diferenciales y/o totales, se han incorporado nuevos elementos estructurales que pueden ser de mampostería, metálicos o de concreto reforzado.” [6] Para recuperar la estabilidad y el estado tensional de la cúpula, se realizó el refuerzo estructural en el extradós, mediante tirantes de acero a base de varillas de ½” ancladas con “grapas” para ligar las partes y para que no sufra pandeo, además de la aplicación de una doble capa de malla, una de ellas con malla electrosoldada, anclada en todo el espesor de la bóveda con pasadores de acero con el fin de evitar que trabaje solo como una cascara rígida sino que la haga trabajar integralmente; la malla hexagonal se coloca dentro de los entortados y revocados con morteros de cal para evitar cuarteaduras y craquelados, esto con propósito de evitar el acceso de oxígeno, en forma de humedad. Se procuró que en todos los refuerzos de acero no hubiera contacto con la cal para e vitar su corrosión. 149 150 Figura 4. Croquis del sistema de sujeción y atirantado de la cúpula y cupulín. Dibujo: EDCA 4.3 LINTERNILLA De las ocho pilastras que sostienen al cupulin dos presentaban fracturas y desplazamientos superiores a los 7 cm. además de desprendimientos de las cornisas, molduras y acabados de estos elementos. Ante el degollamiento y separación de la linternilla de la cúpula, se procedió a sujetarla mediante anclajes interiores, y luego se colocaron tensores engrapados a la cúpula. Figura 5. Acero de refuerzo al interior de las pilastras que sostienen a la linternilla. Fotografía: JECL Posteriormente se procedió a desmontar y reconstruir las piernas o pilastras fracturadas, zunchando con dos anillos de concreto armado de forma perimetral la linternilla uno a la altura de la cornisa y el otro en la base de la misma. Previamente se retiraron todos los aplanados flojos y dañados, se sustituyeron las varillas y malla electrosoldada de la intervención anterior que se habían corroído, posteriormente se colocaron unas varillas de 5/8” colándose una losa de concreto arriba y abajo para confinar el refuerzo interior, luego se pusieron por la parte externa los tirantes sujetados a los anillos y prolongados hasta la parte baja de la cúpula asegurados con grapas que atraviesan todo el espesor de la bóveda. Las bases fracturaras se desmontaron y se volvieron a reconstruir, reforzándolas con concreto armado para hacerlas más resistentes al cortante sísmico. Todos los refuerzos de acero se recubrieron con concreto para evitar el contacto con la cal y su eventual corrosión. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 4.4 TORRE Debido a la magnitud de los daños, existía el riesgo de que se colapsara la parte alta de la torre, sobre la bóveda de la nave del templo. La propuesta para estabilizar y prolongar su vida útil era colocar una estructura de refuerzo que la envolviera totalmente, y la otra era construir un refuerzo central que no alterara el diseño geométrico original de la torre. En casos anteriores de reestructuración de torres campanario se ha observado que al utilizar “zunchos” de acero para confinar el elemento, se concentran los esfuerzos en la mampostería, provocando el degollamiento de éstas. [6], por lo que se prefirió colocar un elemento central que absorba los esfuerzos horizontales de tensión. Después de los estudios de mecánica de suelos y de la simulación del comportamiento digital ante sismos en varias direcciones y diferentes magnitudes, se optó por colocar una columna en cada una de las esquinas interiores de las piernas o bases de la torre. El propósito de esta idea es que trabajen como una sola columna central que le de flexibilidad ante eventos sísmicos a todo el cuerpo, adicionalmente se colocaron unos anillos en la parte intermedia en la parte final y en el arranque para que también funcionen como diafragmas. El refuerzo central, después del análisis de simulación por computadora, es el que mejor comportamiento presentaba frente a los efectos dinámicos de los eventos sísmicos, y a su vez disminuía los riesgos de colapso de la torre. Debido a la fractura de la torre se entablilló exteriormente y se colocaron 4 columnas agrupadas al centro de la torre. Las oquedades de los mechinales se rellenaron, se reconstruyeron las bases y todos los elementos dañados con aporte de material sano similar a la mampostería original. Las grietas y fisuras encontradas tanto en las bases de la torre como en sus molduras y cornisas fueron reparadas mediante el método de unión y consolidación de los mampuestos en las partes dañadas traslapando las piedras nuevas con las existentes utilizando mortero de cal-arena y mucílago de nopal; en cuanto a las grietas se encajaron a presión rajuelas de piedra caliza, luego se sellaron bien para finalmente inyectarlas para restaurar la integridad estructural y la capacidad de carga con cemento portland fluido, más aditivo expansor de volumen y resinas epóxicas, colocando previamente boquillas o tubos de inyección a base de manguera a cada 50 cm aproximadamente. 4.5 CONTRAFUERTES Los contrafuertes son elementos verticales perpendiculares a los muros longitudinales cuya función es resistir las fuerzas axiales de compresión y cortantes, producto de las descargas de las cubiertas (bóvedas, arcos y cúpulas) por peso propio además del incremento de estos esfuerzos por sismo, tanto para su componente vertical y el “coceo”, asociados al momento de volteo sísmico. Las grietas inclinadas se formaron en la mampostería del contrafuerte cuando el incremento del esfuerzo horizontal por el cortante dinámico excedió la capacidad del material. Resulta importante recordar que para garantizar la estabilidad de la cubierta (bóvedas, arcos y cúpulas), los contrafuertes deben proporcionar suficiente restricción lateral para evitar los movimientos que experimentan los apoyos durante sismos intensos. Debido a esto, se optó por colocar transversalmente sobre la losa cuatro tensores de acero AR de ½” de diámetro, y estribos de 3/8” a cada 40 cm; dichos tensores se unieron a los contrafuertes del templo con una placa de acero de 3/8”, con dimensiones de 7 cm por 1.20 cm, a manera de abrazadera, y atiesadores de varilla roscada con tuercas, con el fin de unir las bóvedas y arcos en su arranque. 151 152 Figura 7. Armado de tensores sobre losa, para refuerzo estructural de contrafuertes. Esquema: EDCA. Figura 8. Tensores sobre losa, para refuerzo estructural de contrafuertes. Fotografía: EDCA. CONCLUSIONES Teórica y técnicamente es posible colocar refuerzos de concreto armado en las estructuras históricas hechas con mamposterías de piedra o mixtas para mejorar su comportamiento a las solicitaciones de esfuerzos de tensión y a la demanda de desplazamiento lateral durante un sismo, y actualmente existen cálculos estructurales que partiendo de ciertas consideraciones pueden lograr con un grado de certeza cada vez mayor sobre el desempeño sísmico de los monumentos históricos y evaluar al mismo tiempo el nivel de daño estructural que puedan sufrir “dado que en la mayoría de los casos, el modo fundamental de vibración domina la respuesta dinámica de las edificaciones de mampostería, la estimación de dicha demanda puede hacerse de manera razonable a través de un sistema de un grado de libertad”.[6] El comportamiento dinámico de las edificaciones de mampostería tiende a estar dominado por su periodo fundamental de vibración.. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Licona, E. 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Reparación y refuerzo etsructural, pp 143-171 153 154 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Aplicação de uma nova metodologia de ensaio à compressão in-situ de paredes de alvenaria de pedra para determinação das suas propriedades mecânicas Rui Silvaa,b a b Instituto da Construção, Porto, Portugal, [email protected] CONSTRUCT-LESE - Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal António Arêde CONSTRUCT-LESE - Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] Patrício Rochac,b c proMetheus - Instituto Politécnico de Viana do Castelo, Viana do Castelo, Portugal, [email protected] Celeste Almeidad,b d Faculdade de Ciência e Tecnologia da Universidade Fernando Pessoa, Portugal, [email protected] RESUMO No presente artigo abordam-se as principais fases que conduziram ao desenvolvimento de um novo set-up para ensaio in-situ de paredes à compressão. A elaboração do referido set-up teve em consideração a necessidade de torná-lo o mais modular possível, facilmente adaptável a diferentes tipos de paredes, com diferentes tipos de blocos e texturas. Adicionalmente, por ser autoequilibrado, o sistema desenvolvido caracteriza-se por não introduzir qualquer carregamento adicional no edifício produzindo, simultaneamente, um carregamento uniforme de compressão na zona de ensaio. São ainda apresentados alguns dos resultados obtidos numa campanha experimental realizada em edifícios da região do Porto, que permitiram a obtenção de curvas de comportamento material para as paredes de alvenaria de pedra. PALAVRAS-CHAVE: Paredes de Alvenaria de Pedra; Set-up de ensaio de paredes; Património; Sísmica; Projeto; Reabilitação, Monitorização 155 156 1 INTRODUÇÃO A reabilitação urbana é uma necessidade amplamente reconhecida. Neste contexto, assume particular relevância o conhecimento que as propriedades mecânicas das alvenarias desempenham no processo de reabilitação. É neste pressuposto que assenta a pertinência deste artigo, em que se aborda o desenvolvimento de um set-up para a realização de ensaios de compressão in situ, idealizado no Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural (LESE) da FEUP. No caso concreto das paredes de alvenaria, as incertezas relacionadas com o comportamento mecânico dos materiais que as constituem, assim como, a falta de conhecimento acerca do seu estado de conservação, impõem que cada intervenção esteja sujeita a um cuidadoso processo de preparação e, nalguns casos, à realização de ensaios in situ capazes de as caraterizar adequadamente. O set-up de ensaio desenvolvido foi idealizado para se poder constituir como um sistema modular, adaptável a diferentes configurações de ensaio, com recurso a diferentes necessidades de carregamento e diferentes tipos de parede. Tratando-se de um sistema auto-equilibrado que não introduz quaisquer tipo de ações adicionais à estrutura, o seu sistema de atuação é capaz de solicitar a parede com uma carga vertical uniforme. No presente artigo, e para além da descrição geral do set-up, serão apresentados alguns dos resultados obtidos em diferentes campanhas de ensaio, vincando a versatilidade do set-up e capacidade para fornecer resultados satisfatórios. 2 DESCRIÇÃO GERAL DO SET-UP O set-up de ensaio desenvolvido foi idealizado com o intuito de caracterizar o comportamento monotónico e cíclico de paredes de alvenaria à compressão in-situ, permitindo estimar parâmetros de deformabilidade da parede de alvenaria. Na concepção do sistema de atuação e reação, foram levados em linha de conta os constrangimentos relacionados com a alocação de equipamentos pesados para ensaios in-situ, optando-se por alternativas modulares e leves, facilmente adaptáveis a diferentes condições de ensaio. Por forma a facilitar a sua instalação, a solução envolveu a definição de um sistema de reação constituído por perfis metálicos da classe UPN (ver Fig.1), dispostos em módulos independentes com o comprimento de 0.50 m (a partir daqui designados por módulos). Figura 1. Corte transversal e alçado frontal do set-up de ensaio [1] 157 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas No dimensionamento de todo o sistema foi assumido que a carga vertical a aplicar seria suportada pela resistência ao corte dos varões roscados e pela mobilização do atrito entre os perfis metálicos e a face da parede de alvenaria (mobilizado pelo tensionamento dos varões horizontais). Para conferir a todo o sistema a necessária continuidade entre módulos de 0.50 m, foram introduzidas chapas de reforço nos perfis que permitem a ligação topo a topo. Para melhorar a transmissão dos esforços, também foram adotados reforços diagonais próximos dos pontos de aplicação das cargas. A colocação dos perfis metálicos é realizada em dois níveis e em ambos os lados da parede. Os perfis colocados nas faces opostas da parede são solidarizados através do atravessamento de dois varões roscados por módulo, previamente tensionados por macacos hidráulicos (Fig.2). Em cada face da parede, os perfis colocados a um nível superior e inferior encontram-se ligados por um par de varões roscados por módulo colocados na vertical (um varão por cada face da parede), responsáveis pela transmissão de carga vertical entre níveis. Em grande parte dos casos de ensaios de campo, não é possível utilizar atuadores hidráulicos de grande capacidade. Assim, considerou-se adequada a utilização de pequenos macacos hidráulicos ocos que podem ser atravessados por cada um dos varões roscados verticais, tensionando-os. Os varões, assim tensionados, mobilizam reação no módulo metálico, com uma intensidade igual, mas sentido oposto, à tracção nos varões, criando uma zona comprimida entre os dois níveis (Fig.3). Figura 2. Tensionamento de varões horizontais de ancoragem [1] Figura 3. Zona comprimida pelo tensionamento dos varões verticais [1] Na concepção inicial do sistema foi prevista a utilização de quatro módulos de reação que totaliza um comprimento total de 2.00 m. Na configuração referida, quatro macacos hidráulicos em cada face da parede, cada um com capacidade de atuação individual máxima de 121 kN, permitem aplicar uma força total máxima de 968 kN (484kN/m); sendo os registos contínuos da força aplicada ao longo do ensaio adquiridos através da colocação de células de carga nos varões roscados verticais. A par do registo contínuo de força, a aquisição e registo de deformações verticais e horizontais é feita através da utilização de transdutores de deslocamento em ambas as faces da parede. Como se compreende, a expansão do sistema é possível através da introdução de módulos de reação adicionais. Também é possível a obtenção de patamares de tensão vertical mais elevados, recorrendo ao redimensionamento do sistema de reação e ao uso de atuadores hidráulicos de capacidade superior. Na configuração atual não foi procurado atingir os níveis de rotura na parede, mas sim estimar de forma satisfatória, o seu módulo de deformabilidade. Procurando minimizar a intrusividade do sistema, no set-up de ensaio desenvolvido não foi considerada a separação do painel a ensaiar relativamente à restante parede. Ainda que este procedimento facilite o processo de ensaio, levanta questões relativamente à avaliação da tensão vertical que efetivamente 158 é aplicada no painel uma vez que as zonas laterais do painel representam regiões com rigidez, para as quais as tensões verticais aplicadas tendem a dispersar. Por este motivo, ao longo do processo de desenvolvimento do set-up, foi conduzida uma campanha numérica que procurou estimar essa dispersão da carga vertical aplicada, relacionando-a com a geometria e textura da parede e avaliando a influência que o ponto de aplicação do carregamento teria nessa mesma dispersão. 3 CAMPANHA EXPERIMENTAL 3.1 Locais de ensaio O método sistemático para o ensaio in-situ à compressão de painéis de alvenaria, apresentado na secção 2, foi utilizado em quatro locais selecionados na região do Porto, com painéis de alvenaria constituídos por blocos de granito de razoáveis dimensões e juntas verticais e horizontais argamassadas. Em cada local de ensaio, o número de testes realizados variou: 1 ensaio no Solar de Lamas (SL), próximo das instalações da FEUP; 4 ensaios num edifício na rua Miguel Bombarda (MB1, MB2, MB3 e MB4); 1 ensaio na Igreja de Mancelos, com a avaliação de resultados subdividida em dois (MAN1 e MAN2); e, finalmente, 3 ensaios num edifício na rua da Firmeza (FIR1, FIR2 e FIR3). Adicionalmente, na análise de resultados optou-se por agrupar os resultados de acordo com o índice de irregularidade geométrica definido em [2]. Resultou deste agrupamento que: os painéis FIR2, MAN1 e MAN2 pertencem à Classe Regular; os painéis SL, MB1, MB2, MB3, FIR1, FIR3 e FIR4 pertencem à Classe Parcialmente Regular; e que o painel FIR4 pertence à Classe Irregular. A Fig.4 mostra dois dos painéis de ensaio (MB2 e FIR2), onde é visível o posicionamento do sistema de reação e dos macacos hidráulicos responsáveis pela aplicação do carregamento. a) MB2 Figura 4. Aspeto geral de dois dos painéis de ensaio [1] b) FIR2 Em cada um dos painéis ensaiados, foram dispostos diversos transdutores de deslocamento (TD) em ambas as faces da parede, registando, de forma contínua, os deslocamentos verticais e horizontais. Consoante o número de módulos de reação presentes, o número de atuadores e células de carga colocadas variou entre dois (SL and MB4), em que apenas um modulo de reação foi empregue e oito (MB2, FIR1, and FIR3), nos casos em que quatro módulos de reação foram empregues. A variação referida resulta do comprimento disponível em cada painel de ensaio. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3.2 Ajuste analítico de resultados O comportamento experimental obtido foi ajustado por tramos lineares capazes de descrever analiticamente a curva obtida. No caso da Fase de Carga (FC), onde a força é incrementada de forma monotónica até ao valor máximo previsto para o ciclo, foi ajustado um tramo linear a cada ciclo (ver Fig.5). Os diferentes declives representam o módulo de deformabilidade de 1ª carga em cada ciclo, EFC, dando uma aproximação da curva envolvente para o conjunto completo de ciclos. Após a obtenção do valor máximo de tensão previsto para um dado ciclo, a tensão é diminuída até zero na denominada Fase de Descarga (FD), ao que se segue uma Fase de Recarga (FR), com novo incremento de tensão vertical. Os dados registados por cada transdutor de deslocamento posicionado no painel, apontam para um declive similar para as fases de descarga e recarga (FDR). Como tal, a ambas as fases poderão ser ajustados tramos lineares com declives similares, representativos da rigidez da Fase de Descarga-Recarga, EFDR, como ilustrado na Fig.5. Figura 5.Ajuste analítico das fases de carga (FC) e de descarga-recarga (FDR) dos ensaios [1] No caso do comportamento global dos painéis em análise no presente artigo, os declives medidos e extrapolados do gráfico que relaciona a tensão vertical de compressão com as extensões, correspondem ao módulo de deformabilidade (inicialmente elástico) da alvenaria. 3.3 Resultados Da Fig.6 à Fig.8 são apresentadas as curvas tensão-extensão obtidas para cada um dos ensaios realizado. Nessas curvas foram usados os valores médios dos transdutores de deslocamento localizados na mesma posição da parede, mas em faces opostas (as únicas excepções foram as paredes MAN1 e MAN2, em que só foram consideradas as leituras individuais de cada transdutor de deslocamento). Na legenda de cada figura, aponta-se o valor da tensão vertical máxima (σv) atingido em cada ensaio. Refira-se que as tensões apresentadas se encontram afetadas pela dispersão da carga vertical aplicada, dado o não isolamento do painel. Como facilmente se pode verificar, os gráficos tensão-extensão obtidos são fortemente marcados por uma fase inicial onde as curvas apresentam um declive acentuado nos primeiros ciclos, decaindo claramente nos últimos. Dadas as distintas características geométricas e materiais de cada painel, os resultados obtidos variam, mesmo entre paredes da mesma classe de irregularidade. 159 160 a) Parede FIR2 (σv=1.36 MPa) b) Parede MAN1 (σv=0.45 MPa) c) Parede MAN2 (σv=0.45 MPa) Figura 6. Curvas tensão-extensão obtidas para a Classe Regular [1] a) Parede SL (σv=0.91 MPa) b) Parede MB1 (σv=0.87 MPa) c) Parede MB2 (σv=1.04 MPa) d) Parede MB3 (σv=0.50 MPa) e) Parede FIR1 (σv=1.18 MPa) f) Parede FIR3 (σv=1.25 MPa) g) Parede FIR4 (σv=0.77 MPa) Figura 7. Curvas tensão-extensão obtidas para a Classe Parcialmente Regular [1] 161 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 8. Curvas tensão-extensão obtidas para a Classe Irregular – MB4 (σv=0.61 MPa) [1] 3.4 Análise de resultados A análise do decaimento de rigidez possibilitou a avaliação do comportamento cíclico da parede. O tratamento dos resultados envolveu o ajuste das curvas analíticas às cuvas experimentais obtidas, procurando que as mesmas conseguissem reproduzir de forma satisfatória o comportamento experimental observado. Com este objetivo, a metodologia utilizada no tratamento dos resultados obtidos na Fase de Carga (FC) considerou a representação num único gráfico dos resultados obtidos por ciclo, para cada uma das paredes. Na análise dos resultados, considerou-se que dois ramos lineares eram suficientes para ajustar satisfatoriamente a regressão obtida, sendo o ponto comum aos dois ajustes lineares, o valor de tensão vertical responsável por um decaimento de 50% no módulo de deformabilidade, se comparado com a rigidez inicial. O número de casos disponível para cada uma das classes de irregularidade geométrica é bastante baixo e diferente entre cada classe (3 casos na Classe Regular, 7 casos na Classe Parcialmente Regular e apenas 1 caso na Classe Irregular), o que afeta o valor do coeficiente de determinação, R2. Como se observa na Fig.9, a tensão vertical para a qual ocorre a transição entre ramos lineares, não é muito afetada pela irregularidade geométrica das paredes, visto o valor de tensão ser aproximadamente o mesmo (0.34 MPa para a Classe Regular, 0.43 MPa para a Classe Parcialmente Regular e 0.30 MPa para a Classe Irregular). Assim, em todas as classes, o valor de tensão para o qual os primeiros sinais de não linearidade ocorrem, encontram-se no intervalo [0.30 MPa-0.43 MPa] o que, na maioria das paredes ocorre entre o 2º e o 4 ciclo. A partir deste ponto observa-se um súbito incremento de extensões. a) Classe Regular b) Classe Parcialmente Regular c) Classe Irregular Figura 9. Interpolação realizada para os resultados obtidos para cada classe de irregularidade [1] 162 a) Classe Regular b) Classe Parcialmente Regular c) Classe Irregular Figura 10. Curvas de tensão-extensão analíticas obtidas para cada classe de irregularidade [1] 4 CONCLUSÕES A missão de caraterizar adequadamente as estruturas antigas de alvenaria não é fácil. A intrínseca variabilidade das suas características geométricas e mecânicas, aponta claramente para a necessidade do desenvolvimento de vários estudos com esse intuito, acrescentando aos bons exemplos que já existem [3-5]. No presente artigo foi discutida uma nova abordagem para a caracterização das propriedades mecânicas de paredes de alvenaria, sujeitas à compressão. Neste contexto foram discutidos os passos que conduziram ao desenvolvimento de um set-up para ensaio deste tipo de elementos à compressão in-situ. Para facilitar a sua adopção generalizada, procurou-se que fosse modular e versátil o suficiente para poder ser utilizado em paredes de alvenaria com diferentes caraterísticas. A aplicação do set-up de ensaio foi efetuada em quatro diferentes locais, considerando-se um total de onze ensaios que serviram, simultaneamente, para teste do próprio set-up e, não menos importante, para avaliação das caraterísticas de deformabilidade dos diferentes tipos de painel. A análise efetuada possibilitou a definição de curvas tensão-extensão bilineares, com a transição entre ramos feita quando o valor do módulo de deformabilidade alcançado em cada ciclo consecutivo, decaía em mais do que 50% face ao anterior. No caso da Fase de Carga (FC), o valor da tensão de transição entre tramos lineares situa-se no intervalo [0.30 MPa-0.43 MPa], ao passo que na Fase de Descarga-Recarga (FDR), esse limite subiu para cerca de 0.68 MPa. Em termos de deformabilidade os valores alcançados para o tramo inicial da FC foram de 1700 MPa para a Classe Regular, 1911 MPa para a Classe Parcialmente Regular e de 1818 MPa para a Classe Irregular. A elevada rigidez obtida nas paredes FIR1 e FIR3, ambas pertencentes à Classe Parcialmente Regular, influenciou os resultados desta classe, tornando o valor de deformabilidade superior até ao da Classe Regular. Para o segundo tramo da FC, os valores foram de 409 MPa para a Classe Regular, 341 MPa para a Classe Parcialmente Regular e de 249 MPa para a Classe Irregular. Os valores obtidos para a Classe Parcialmente Regular e Irregular encontram-se próximos dos obtidos em [2], onde paredes com geometria similar foram ensaiadas em laboratório. AGRADECIMENTOS Este trabalho foi financiado por: Financiamento Base - UIDB/04708/2020 e Financiamento programático - UIDP/04708/2020 da Unidade de Investigação CONSTRUCT - Instituto de I&D em Estruturas e Construções - financiada por fundos nacionais através da FCT/MCTES (PIDDAC). Os autores agradecem o trabalho desenvolvido pelos técnicos do Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural (LESE), Dr. Nuno Pinto, Sr. Valdemar Luís e ao Sr. Guilherme Nogueira pelo seu apoio na atividade experimental reportada neste artigo e à empresa de construção civil ARANSA por possibilitar o acesso e providenciar apoio logístico ao edifício onde a campanha experimental foi realizada. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] Silva, R (2020). Mechanical characterization of stone masonry walls of Porto region : Experimental and numerical contributions. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, PhD Thesis. [2] Almeida,C. (2013). Paredes de alvenaria do Porto: tipificação e caracterização experimental. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Tese de Doutoramento. [3] Vasconcelos,G (2005). Experimental investigations on the mechanics of stone masonry: characterization of granites and behavior of ancient masonry shear walls.Escola de Engenharia da Universidade do Minho, PhD Thesis. [4] Corradi, M, Borri, A (2002). Experimental study on the determination of strength of masonry walls. Construction and Building Materials, vol. 17, pp. 325-337. https://doi.org/10.1016/s0950-0618(03)00007-2. [5] Andreini, M, de Falco, A, Giresini,L, Sassu, M (2013). Mechanical Characterization of Masonry Walls with Chaotic Texture: Procedures and Results of In-Situ Tests. International Journal of Architectural Heritage, vol. 8, pp. 376-407. https://doi. org/10.1080/15583058.2013.826302. 163 164 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Avaliação experimental da resposta cíclica uniaxial e biaxial de pilares de betão armado reforçados com CFRP José Melo Construct-Lese, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] António Arêde Construct-Lese, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] Humberto Varum Construct-Lese, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] Patrício Rocha Instituto Politécnico de Viana do Castelo, Viana do Castelo, Portugal, [email protected] RESUMO Da observação de danos provocados por sismos recentes em estruturas existentes de betão armado é verificado que os pilares são dos elementos que mais danos sofrem e que pode levar ao colapso da estrutura. A necessidade de reparação e/ou reforço de pilares de betão armado em estruturas existentes localizadas em zonas de elevada perigosidade sísmica é muitas vezes necessário. Existem várias técnicas de reparação e reforço de pilares que visam o aumento da capacidade e/ou ductilidade para solicitações laterias cíclicas. Neste trabalho estudou-se a eficiência do encamisamento com CFRP de pilares sujeitos a solicitações uniaxiais e biaxiais. O encamisamento estudado com CFRP tem a particularidade de a manta de carbono estar localizada junto da armadura, ou seja, por baixo da camada de recobrimento. O artigo apresenta os resultados experimentais de seis pilares de betão armado que foram ensaiados com dois tipos de carga (uniaxial ou biaxial). Para cada tipo de carga ensaiou-se um pilar de controlo, um pilar reforçado com encamisamento de CFRP e um pilar reparado e reforçado (pilar de controlo após ensaio) com encamisamento de CFRP. O reforço é efetuado através de cintagem do pilar com tiras de manta de carbono localizadas por baixo do recobrimento, sendo o recobrimento reposto com reboco estrutural. A reparação dos pilares de controlo foi realizada com remoção do betão danificado e as armaduras longitudinais encurvadas foram cortadas e emendadas através de processo de soldadura. De seguida betonou-se a zona da rótula plástica do pilar com betão auto-compactável. Os resultados obtidos são comparados de forma a evidenciar a eficiência das técnicas de reforço e reparação utilizadas em pilares ensaiados uniaxialmente e biaxialmente com esforço axial constante. PALAVRAS-CHAVE: Pilares de betão armado; Reparação e reforço; Ensaios cíclicos uniaxiais e biaxiais 165 166 1 INTRODUÇÃO Danos provocados por sismos em estruturas de betão armado (BA) têm demonstrado que os pilares são elementos que frequentemente condicionam o comportamento global da estrutura. Os pilares podem ser considerados elementos potencialmente vulneráveis quando existem irregularidades estruturais em altura ou planta ou quando o mecanismo pilar forte-viga fraca não está assegurado. O comportamento cíclico dos pilares pode ser melhorado através do seu reforço. Existem várias técnicas de reforço validadas na literatura como o encamisamento com betão armado, chapas metálicas ou mantas de compósitos, que visam aumentar o confinamento do betão e/ou a capacidade ao corte e/ou flexão. Nos últimos anos, mantas de CFRP têm sido vastamente usadas para o encamisamento de pilares de BA com a intensão principal de aumentar a sua capacidade de deformação (ductilidade) e promover também a sua capacidade em flexão e em corte. Vários estudos têm sido desenvolvidos para avaliar o comportamento cíclico de pilares de BA encamisados com CFRP sujeitos a carga lateral uniaxial [1, 2] ou outros elementos como nós viga-pilar [3, 4]. O encamisamento com mantas de CFRP não acarreta aumento das dimensões dos elementos, mas tem um mau comportamento em caso de altas temperaturas desenvolvidas em caso de incêndio. A técnica de encamisar junto da armadura longitudinal visa o melhoramento da sua eficácia em impedir a encurvadura dos varões longitudinais e aumento da resistência em compressão do betão, mas também numa possível proteção das mantas de CFRP a altas temperaturas conferida pela camada de recobrimento com argamassa de reparação. 2 CAMPANHA EXPERIMENTAL 2.1 Características geométricas dos pilares e propriedades dos materiais Os provetes são representativos de pilares de estruturas de betão armado com armadura nervurada e sem dimensionamento sísmico. Os pilares têm uma secção de 30x30cm2, recobrimento de 2,5cm e são armados com 8 varões de 12mm na longitudinal e estribos de 6mm espaçados a 20cm e com ganchos de ancoragem a 90°. Os pilares têm um bloco de fundação rígido com dimensões 44x44x50cm3 que fica encastrado numa caixa metálica durante o ensaio e apesar de terem um comprimento de 1,70m, a carga lateral é aplicada à cota de 1,50m. A Figura 1 apresenta as dimensões e detalhes da armadura. O betão utilizado na produção dos pilares tem uma resistência média à compressão fcm de 18.8MPa (provetes cilíndricos Ø150x300mm). A armadura longitudinal tem uma tensão de cedência média fym de 410MPa e uma tensão de rotura fum de 534MPa. A armadura transversal é da classe A400NR. O microbetão de reparação utilizado para restituir o núcleo da zona previamente saneada do pilar consiste numa mistura de argamassa de reparação estrutural, MasterEmaco S 5450 PG, com uma gravilha 4-16 mm, numa dosagem de 7.5 kg de gravilha por cada saco de 25 kg de argamassa. A resistência média à compressão, obtida por três provetes cilíndricos de microbetão, foi de 70,5MPa e um módulo de elasticidade obtido foi de 30,8GPa. No processo de reforço, foi usada argamassa de reparação, Master Emaco S488, para restituir o recobrimento. A resistência anunciada pelo fabricante após dois dias de cura é de 55 MPa. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Dimensões e pormenores da armadura dos pilares (dimensões em metros). A Tabela 1 resume a campanha de ensaios composta por 6 ensaios, sendo 3 com carregamento lateral uniaxial e 3 com biaxial. Para cada tipo de carregamento foi ensaiado um pilar de referência (original), um pilar reforçado com manta de CFRP e outro (pilar de referência após ensaio) reparado e reforçado. Tabela 1. Resumo dos pilares ensaiados. Segundo o fabricante, as mantas de carbono usadas no encamisamento têm uma resistência característica à tração de 4300MPa, extensão de rutura de 1,8%, módulo de elasticidade de 340GPa e espessura de 0.131mm. 2.2 Reparação e reforço dos pilares O processo de reparação centrou-se na zona da rótula plástica (junto à fundação) e foram efetuadas as seguintes operações: i) remoção do betão danificado (com mínimo de 50cm a partir da base); ii) corte das armaduras longitudinais plastificadas e encurvadas e substituição por novos varões da classe A400NR por um processo de soldadura; iii) colocação da cofragem junto às armaduras e betonagem com microbetão. Nos dois pilares reparados, a armadura longitudinal plastificada e encurvada foi substituída de acordo com [5]. O reforço com encamisamento de mantas de CFRP passou por: i) arredondar os vértices dos pilares com um raio de 25mm; ii) lixar e limpar a superfície; iii) colagem das mantas de CFRP com resina epóxi e aplicação de areia (granulometria média) por cima da resina fresca após aplicação das mantas para aumentar a aderência com a argamassa de reparação; iv) aplicação de argamassa de reparação. As tiras de CFRP foram colocadas estrategicamente a meio do espaçamento entre estribos, zona onde normalmente ocorre o fenómeno de encurvadura, estando assim a armadura restrita tanto pelos estribos como também pelo CFRP numa extensão de 50cm a partir da base do pilar (zona previsível da formação da rótula plástica). Assim, o encamisamento foi realizado em 3 níveis: a) junto à base do pilar (nível 1) foram aplicadas 3 camadas de manta de CFRP com uma largura de 17cm; b) o segundo nível ficou espaçado de 12cm do primeiro nível e foi formado por 2 camadas de CFRP com uma largura de 8cm; c) o terceiro nível ficou distanciado de 8cm do segundo nível e consistiu numa única camada de CFRP com 5cm de largura. A Figura 2 apresenta de forma resumida as etapas do processo de reparação e reforço dos pilares. 167 168 Figura 2. Processo de reparação e reforço: a) emenda de varões e cofragem para microbetão; b) detalhes do encamisamento com CFRP; c) execução do encamisamento; d) aplicação de argamassa de reparação. O fator de confinamento do encamisamento com CFRP foi calculado de acordo a norma Italiana CNRDT200/2004 [6] e o Eurocódigo 8-3 [7]. Apesar da norma Italiana possibilitar o dimensionamento do encamisamento por faixas e uma vez que o Eurocódigo 8-3 apenas contempla encamisamento contínuo, calculou-se uma espessura equivalente para os 50cm de altura do pilar e considerou-se essa espessura equivalente para os dois métodos de encamisamento contínuo. Assim, é possível comparar diretamente o coeficiente de confinamento de 1,27 determinado segundo a norma Italiana com o valor de 1,33 obtido pelo Eurocódigo 8-3. Ambos os valores são semelhantes e aumentam a capacidade em compressão do betão em cerca de 30%. 2.3 Setup de ensaio e leis de carga O setup utilizado na campanha experimental pode ser observado esquematicamente na Figura 3-a. Consiste em dois atuadores horizontais que aplicam cargas laterais (um com +/- 500kN e +/- 150mm de curso na direção X e outro com +/- 200kN e +/- 100mm de curso na direção Y), assim como um atuador vertical com 750kN de capacidade para aplicação do esforço axial. Os atuadores horizontais fazem reação em sistemas rígidos e o atuador vertical faz reação num pórtico metálico. A aplicação das cargas laterais localiza-se à cota de 1,50m a partir da base do pilar. No topo do pilar existe um sistema de placas metálicas que deslizam entre si e permitem que o atuador vertical permaneça na mesma posição durante o ensaio. Existem dois células de carga (uma em cada direção) ligadas à chapa superior para medir as forças de atrito existentes entre as placas que posteriormente são descontadas nas leituras das células de carga dos respetivos atuadores. Com este sistema de aplicação de carga axial, uma vez que o atuador vertical está sempre centrado com a base do pilar, não são considerados efeitos de segunda ordem. A mesma plataforma de ensaio é usada para ensaios uniaxiais e biaxiais, diferindo apenas no número de atuadores laterais ligados ao pilar. A base do pilar é encastrada dentro de uma caixa metálica rígida. As leis de deslocamento lateral (Figura 3-b,c) correspondem às já adotadas por [8] para ensaios uniaxiais e biaxiais com órbita em losango. Figura 3. a) setup de ensaio de pilares com carregamento biaxial e esforço axial; b) lei de deslocamentos uniaxial; e c) lei de deslocamentos biaxial (losango) [8]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3 RESULTADOS EXPERIMENTAIS 3.1 Relação força-deslocamento A relação força-deslocamento uniaxial obtida para o pilar original (PD01-N01) é comparada com os resultados do pilar reforçado (PD01-N04-S) e com os do pilar reparado e reforçado (PD01-N01-RS) na Figura 4. Da análise dos resultados verifica-se que o encamisamento, como expectável, não aumenta a capacidade em flexão, mas aumenta significativamente a capacidade de deformação (ductilidade). Figura 4. Resultados dos ensaios uniaxiais: a) original Vs reforçado; b) original Vs reparado e reforçado; e c) reforçado Vs reparado e reforçado. A Figura 5 exibe a relação força-deslocamento obtida nos ensaios biaxiais de forma independente para cada direção (direção X e Y). É feita a comparação entre os resultados obtidos para o pilar original e os pilares reforçado e reparado e reforçado. Também nos ensaios biaxiais é notório o aumento da capacidade de deformação dos pilares reforçados e a técnica de reparação utilizada permitiu repor a capacidade original de flexão. A Tabela 2 faz o resumo dos principais resultados obtidos para todos os ensaios, nomeadamente: força máxima Fmáx (média dos máximos no sentido positivo e negativo), força e deslocamento de cedência (Fy e ∆y), deslocamento correspondente ao ponto último ∆u (descolamento correspondente à redução de 20% da força máxima), ductilidade em deslocamento µ∆ e variação da ductilidade em deslocamento em relação ao pilar de referência ∆µ∆. A força e deslocamento de cedência foram determinados de acordo com o método presente em [9]. Pela Tabela 2 constata-se que o aumento da ductilidade dos pilares reforçados é mais acentuado nos pilares ensaiados biaxialmente. Assim, o efeito do encamisamento é mais efetivo para pilares sujeitos a cargas laterais nas duas direções, podendo chegar a um aumento de 57%. No caso dos ensaios uniaxiais, o aumento da ductilidade foi no máximo de 29%. 169 170 Figura 5. Resultados dos ensaios biaxiais: a) original Vs reforçado; b) original Vs reparado e reforçado; e c) reforçado Vs reparado e reforçado. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 2. Resumo dos resultados obtidos nos ensaios. Em termos de energia dissipada, os pilares reforçados dissipam mais do dobro de energia até ao final do ensaio do que o pilar de controlo PD01-N01. O pilar PD01-N01-RS ainda dissipou mais cerca de 20% que o pilar PD01-N04-S. Nos ensaios biaxiais, considerando a soma das energias dissipadas nas duas direções, o pilar PD12-N03-RS dissipou mais 160% que o pilar PD12-N05-S e mais 622% que o pilar PD12-N03. A maior capacidade de dissipação de energia dos pilares reparados e reforçados reflete a sua maior ductilidade e resistência. 3.2 Danos observados A solicitação biaxial resulta num dano de maior magnitude na base do pilar para o mesmo nível de deslocamento, em comparação com uma solicitação uniaxial. O dano observado no pilar PD01-N01-RS é menor quando comparado com os outros ensaios uniaxiais, pois além da contribuição do CFRP, a elevada resistência do betão de reparação (3,5 vezes superior ao betão original) aumenta a capacidade na zona reparada e consequentemente uma maior distribuição dos danos. As mantas de carbono entraram em rutura no caso dos pilares reforçados (PD01-N04-S e PD12-N05-S) indiciando que possivelmente seria necessária uma maior quantidade de CRFP para estes pilares. No caso dos pilares reparados e reforçados, não foi observada rutura completa das mantas devido à elevada resistência à compressão do microbetão de reparação. Nos ensaios biaxiais, exceto no pilar PD12-N03-RS, foi observado esmagamento do betão na zona da rótula plástica. A Figura 6 apresenta o dano observado no final de cada ensaio. Figura 6. Dano observado no final de cada ensaio. 171 172 4 CONCLUSÕES A campanha de ensaios realizada demonstra a elevada eficiência do encamisamento de pilares de betão armado com mantas de CFRP no aumento da ductilidade dos pilares quando carregados axialmente ou biaxialmente. As principais conclusões alcançadas com este estudo podem ser sumarizadas da seguinte forma: • A técnica de reparação utilizada mostrou-se viável, uma vez que os pilares reparados e reforçados tiveram um comportamento cíclico semelhante ou melhor que os pilares apenas reforçados; • O encamisamento com CFRP junto das armaduras foi eficiente para melhorar a capacidade de deformação dos pilares, especialmente no caso dos pilares ensaiados biaxialmente, onde o aumento de ductilidade chegou aos 57% comparativamente com o pilar de referência; • O carregamento biaxial acelera a degradação de resistência e diminui a resistência máxima em flexão do pilar; • A alta resistência do microbetão de reparação evitou a rutura das mantas de carbono que foi observada nos pilares apenas reforçados; • Os pilares reparados e reforçados demonstraram uma maior capacidade de dissipar energia que os pilares apenas reforçados. A técnica de encamisar os pilares de betão armado junto das armaduras longitudinais, poderá ter vantagens na proteção do reforço numa eventual situação de incêndio, pelo que ainda falta estudar o possível efeito de elevadas temperaturas em pilares encamisados com a técnica aqui apresentada. AGRADECIMENTOS Este trabalho foi financiado por: Financiamento Base - UIDB/04708/2020 e Financiamento programático - UIDP/04708/2020 da Unidade de Investigação CONSTRUCT - Instituto de I&D em Estruturas e Construções - financiada por fundos nacionais através da FCT/MCTES (PIDDAC). O primeiro autor é financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia através de bolsa de pós-doutoramento com referência SFRH/BPD/115352/2016. Agradece-se ao mestre Pedro Jardim Pereira pelos trabalhos desenvolvidos neste tópico no âmbito da sua dissertação de mestrado. Agrade-se também aos colaboradores do LESE – Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural da FEUP. REFERÊNCIAS [1] P. Rocha, “Reforço e reparação de pilares de edifícios de betão armado em zonas sísmicas,” Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia Universidade do Porto, Porto, 2011. [2] C. Pantelides and D. Moran, “Design of FRP jackets for plastic hinge confinement of RC columns,” Journal of composites for construction vol. 17, pp. 433-442, 2013. [3] E. Esmaeeli, J. A. O. Barros, J. Sena-Cruz, L. Fasan, F. R. Li Prizzi, J. Melo, et al., “Retrofitting of interior RC beam– column joints using CFRP strengthened SHCC: Cast-in-place solution,” Composite Structures, vol. 122, pp. 456-467, 2015/04/01/ 2015. [4] D. A. Pohoryles, J. Melo, T. Rossetto, D. D’Ayala, and H. Varum, “Experimental Comparison of Novel CFRP Retrofit Schemes for Realistic Full-Scale RC Beam-Column Joints,” Journal of Composites for Construction, vol. 22, p. 04018027, 2018. [5] H. Rodrigues, A. Furtado, A. Arêde, N. Vila-Pouca, and H. 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Costa, “Experimental evaluation of rectangular reinforced concrete column behaviour under biaxial cyclic loading,” Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol. 42, pp. 239-259, 2013. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 173 174 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Ensaios de compressão diagonal em paredes resistentes reforçadas com revestimentos armados Ana Isabel Marques Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Departamento de Edifícios, Núcleo de Revestimentos e Isolamentos, Lisboa, Portugal, [email protected] João Gomes Ferreira CERIS, Universidade de Lisboa - Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal, [email protected] Paulo Xavier Candeias Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Departamento de Estruturas, Núcleo de Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estruturas, Lisboa, Portugal, [email protected] Maria do Rosário Veiga Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Departamento de Edifícios, Núcleo de Revestimentos e Isolamentos, Lisboa, Portugal, [email protected] RESUMO Os sismos são uma das catástrofes naturais responsáveis por avultadas perdas humanas causadas maioritariamente pelos danos provocados nas construções existentes. A questão que se coloca é saber se as consequências desses sismos podem ser minimizadas através de soluções de reforço sísmico eficazes e compatíveis, capazes de contribuir para a preservação dos edifícios antigos de alvenaria e do património histórico construído. Com o tema da reabilitação de edifícios na ordem do dia, ganha maior importância a discussão sobre quais as soluções mais eficazes e compatíveis para a redução da vulnerabilidade sísmica dos edifícios antigos de alvenaria. A reabilitação dos centros históricos, onde está localizada a maior parte desses edifícios, tem sido recentemente encarada como uma estratégia necessária à revitalização económica e social dos centros urbanos, sendo uma excelente oportunidade para o desenvolvimento de soluções de reforço sísmico inovadoras. Os revestimentos armados revelam-se uma solução de reforço adequada, sempre que não é possível ou exigível a preservação dos revestimentos de paredes existentes, por se encontrarem muito degradados ou sem capacidade funcional, possibilitando, em simultâneo, uma reabilitação estética e de proteção à água. Este artigo apresenta os resultados obtidos em ensaios de compressão diagonal de paredes construídas à semelhança de paredes originais, e reforçadas com dois tipos de reboco, um à base de cal hidráulica natural NHL 3,5 e outro à base de cimento, em ambos os casos armados com redes de fibra de vidro. As soluções de reforço foram selecionadas com base nos resultados de uma camapnha de ensaios de tração sobre provetes de argamassas com várias composições reforçadas com diferentes redes. Como base de comparação com os resultados obtidos nos provetes reforçados, são apresentados os resultados obtidos nos ensaios de compressão diagonal de paredes que foram retirados diretamente de um edifício com paredes resistentes de alvenaria, o qual estava a ser submetido a obras de reabilitação. PALAVRAS-CHAVE: Paredes resistentes; Ensaios de compressão diagonal; Revestimentos armados; Eficácia; Compatibilidade 175 176 1 INTRODUÇÃO As argamassas armadas são uma solução de reforço particularmente promissora para a reabilitação e reforço de estruturas, quando se considera necessário substituir os rebocos existentes. Esta solução é normalmente composta por um material de reforço (de grande resistência à tração) que é incorporado numa argamassa, a qual é aplicada à superfície externa dos elementos estruturais. Os materiais de reforço utilizados nas argamassas armadas podem apresentar-se sob a forma de fibras soltas ou redes e podem ser de vários tipos. As fibras de maior resistência e maior eficiência para o aumento da resistência à tração da argamassa são as fibras metálicas, carbono [1] e basalto [2], e as de menor resistência são as fibras naturais como a lã e algodão. As fibras de vidro (resistentes aos álcalis) [3] consideram-se com um desempenho intermédio entre os dois grupos referidos anteriormente. As argamassas utilizadas nos revestimentos armados podem ser à base de cimento, de cal hidráulica, de cal aérea, ou de ligantes mistos, por exemplo cimento e resina ou cimento e cal aérea. Destes tipos de argamassas as mais resistentes são as de cimento ou as de cimento e resina, enquanto as mais compatíveis com edifícios antigos e mais sustentáveis, mas também de menor resistência mecânica, são as de cal aérea. As argamassas de cal hidráulica natural podem ser um compromisso razoável, se se verificar que são suficientemente eficazes. A escolha do tipo de argamassa a utilizar depende essencialmente das propriedades do suporte onde vão ser aplicados esses revestimentos armados, assim como do nível de desempenho mecânico previsto no projeto. A avaliação das propriedades das paredes de alvenaria é também importante para sustentar um correto diagnóstico do real estado da estrutura de alvenaria e garantir assim a escolha dos materiais e técnicas que melhor se adequam a uma boa intervenção de reabilitação estrutural. A falta de conhecimento das principais características das estruturas de alvenaria, como por exemplo a capacidade resistente ao corte, conduz, por vezes, a intervenções com recurso a técnicas pouco criteriosas, descaracterizando a autenticidade do património construído. A avaliação do desempenho das soluções de reforço aplicadas nas paredes de alvenaria, comparativamente às paredes não reforçadas, é essencial para a determinação da sua eficácia. Com a realização de ensaios experimentais, pretende-se quantificar a melhoria da resistência no plano que a aplicação dessas soluções de reforço oferece às paredes, assim como avaliar a compatibilidade dos materiais que compõem essa solução de reforço com o suporte onde vão ser aplicadas. Neste artigo foram consideradas várias combinações de revestimentos armados constituídos por argamassas com ligantes de cal aérea, cal hidráulica natural ou cimento e por três tipos de redes de reforço, uma rede metálica, uma rede de fibra de vidro e uma rede de juta. Duas dessas soluções foram escolhidas para aplicação em pequenos modelos de paredes (wallettes) que posteriormente foram sujeitas a ensaios de compressão diagonal. Esses resultados foram comparados com os resultados do mesmo ensaio realizado em paredes originais sem reforço, retiradas de um edifício, para avaliação da eficácia das soluções de reforço escolhidas. 2 ENSAIOS DE TRAÇÃO EM REVESTIMENTOS ARMADOS 2.1 Campanha experimental Para a execução de provetes de revestimento armado foram selecionados três tipos de redes de reforço, uma rede metálica, uma rede de fibra de vidro [4] e uma rede de juta. Foram também selecionados quatro tipos de argamassa constituídas por ligantes à base de cal aérea ao traço 1:3, cal hidráulica natural ao traço 1:2 e 1:3 e cimento ao traço 1:3. Para a realização dos ensaios de tração foram preparados pelo menos cinco provetes de cada tipo de revestimento armado com 60 cm de comprimento, 10 cm de largura e 2 cm de espessura, sendo que a rede de reforço se situa a meio da espessura do provete e tem as dimensões de 80 cm de comprimento e 10 cm de largura. O tipo e tempo de cura foram realizados de acordo com o previsto na norma EN 1015-11 [5]. Os provetes foram transportados para o local do ensaio à medida que a cura completa era terminada (28 dias para o caso dos provetes de cimento e 90 dias para as cais). Nesta fase os provetes foram identificados, medidos, pesados, inspecionados à lupa e foram também submetidos ao ensaio para a deter- CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas minação da velocidade de propagação de ultrassons pelo método indireto, com o objetivo de verificar a existência de fissuras nos provetes causadas pela desmoldagem ou pelo transporte. Posteriormente, os provetes foram submetidos a ensaios de tração. O ensaio foi realizado com controlo em deslocamento e com uma velocidade de ensaio de 0,6 mm/min e uma frequência de amostragem de 50 Hz. A Fig. 1 apresenta o aspeto geral da realização de um dos ensaios de tração. Figura 1. Aspeto geral da realização de um dos ensaios de tração e alongamento na rotura 2.2 Resultados obtidos Os valores obtidos da força aplicada nos revestimentos armados foram registados e o valor da tensão foi calculada, considerando que a área da secção transversal é igual à área da rede, prevenindo assim que os resultados sejam afetados pela variação inevitável da espessura da argamassa. A área da secção transversal da rede é calculada através do somatório da área dos fios da rede. Na Tabela 1 apresenta-se o valor médio e o desvio padrão da tensão de rotura, massa volúmica e módulo de elasticidade dinâmico para os provetes de cada solução. Na Fig. 2 apresentam-se os mecanismos de rotura para cada solução (é apresentado um provete de cada uma) de revestimentos armados que foram agrupados pelo tipo de argamassa. Figura 2. Mecanismos de rotura obtidos em cada um dos tipos de revestimentos armados 177 178 Tabela 1. Valores médios (e desvio padrão) obtidos nos revestimentos armados ensaiados 2.3 Análise de resultados Tendo em consideração os resultados obtidos na tensão de rotura dos revestimentos armados sujeitos ao ensaio de tração, pode-se concluir que o valor da tensão de rotura é fortemente condicionado pela rede de reforço, dado que para o mesmo tipo de rede a variação do tipo de argamassa não tem uma diferença significativa. Os valores obtidos na tensão de rotura mostram-se bastante consistentes para cada solução, dado que os desvio padrão obtidos são relativamente baixos. A determinação do módulo de elasticidade dinâmico pelo método de ultrassons permitiu confirmar que a deformabilidade dos revestimentos armados de argamassa de cimento é muito mais reduzida do que os revestimentos de argamassa de cal, sendo os revestimentos armados de cal aérea os mais deformáveis dos revestimentos armados estudados. Os mecanismos de rotura obtidos nos ensaios de tração realizados são semelhantes aos mecanismos de rotura observados em ensaios semelhantes noutros trabalhos de investigação [6; 7; 8; 9; 10]. Faz-se ainda notar que a ocorrência de um determinado mecanismo de rotura entre os representados depende fortemente da aderência entre a argamassa e a rede, assim como do desempenho à tração da própria rede [11]. Relativamente aos mecanismos de rotura observados, podemos verificar que não existe nenhum tipo de rotura por escorregamento da rede o que revela que a ligação da argamassa à rede foi realizada de uma forma eficaz. À medida que se passa para uma argamassa com maior resistência mecânica, verifica-se que a deformação da rede deixa de ser capaz de mobilizar a argamassa, rompendo antes da ocorrência da primeira fissura na argamassa, como é o caso dos revestimentos armados com argamassa de cal hidráulica natural ao traço 1:2 e rede de juta. No caso das argamassas de cimento esta situação ocorre para os revestimentos armados com rede de juta e com rede metálica, verificando-se assim a sua não eficácia, na medida em que a deformação da rede não mobiliza a argamassa de cimento. Foram escolhidos dois tipos de revestimento armado que serão aplicados nos wallettes construídos para esse efeito. Numa primeira fase excluíram-se as soluções com argamassas mais fracas, nomeadamente a de cal aérea ao traço 1:3 e de cal hidráulica natural ao traço 1:3 pelo facto de apresentarem um módulo de elasticidade baixo, o que fazia prever uma baixa capacidade da solução de reforço. Relativamente às soluções com cal hidráulica ao traço 1:2 e com os dois tipos de rede cuja deformação consegue ainda mobilizar a argamassa (rede metálica e fibra de vidro), escolheu-se a rede de fibra de vidro por apresentar uma maior tensão de rotura. Relativamente à argamassa de cimento ao traço 1:3 a escolha recaiu sobre a rede de fibra de vidro, já que é a única em que a sua deformação consegue mobilizar a argamassa de cimento. 179 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3 ENSAIOS DE COMPRESSÃO DIAGONAL EM WALLETTES DE ALVENARIA 3.1 Campanha experimental Foi localizado um edifício no centro da cidade de Lisboa, que estava a ser sujeito a obras de reabilitação, cujas paredes interiores são de alvenaria resistente de tijolo cerâmico com argamassas de assentamento à base de cal aérea e aparelho de assentamento a “uma vez”. Dado que parte do edifício se encontrava num estado muito avançado de degradação, houve necessidade de proceder a demolições localizadas. Foi destas zonas de demolições que foram retiradas amostras de paredes reais, conforme se ilustra na Fig. 3, com a finalidade de serem caracterizadas experimentalmente de um ponto de vista químico, físico e mecânico [12]. Posteriormente, foram construídos novos wallettes de parede de tijolo cerâmico maciço, com dimensões 70 x 70 cm2, conforme se ilustra na Fig. 4, que após a realização de ensaios de caracterização, se verificou que simulam o comportamento dos wallettes originais [12]. Nos novos wallettes foram utilizados os tijolos sobrantes da demolição do mesmo edifício e realizada uma composição de argamassa de cal aérea ao traço 1:3 com mistura de agregado (areia de rio e areia de areeiro) tendo por base os resultados dos ensaios de caracterização das argamassas de assentamento originais previamente caracterizadas [12]. As argamassas de assentamento tiveram um processo de cura de aproximadamente seis meses até à aplicação da solução de reforço. Figura 3. Remoção das amostras no edifício Figura 4. Construção de wallettes novos O wallette M2M3 foi reforçado com revestimentos armados constituídos por argamassa de cimento ao traço 1:3 e rede de fibra de vidro. O wallette M3M3 foi reforçado com revestimentos armados constituídos por argamassa de cal hidráulica natural ao traço 1:2 e rede de fibra de vidro. O wallette M0M4 é o wallette original (retirado do edifício) que não tem aplicada nenhuma solução de reforço e cujos resultados servirão de comparação com os wallettes reforçados M2M3 e M3M3. Os revestimentos armados foram aplicados em ambas as faces dos wallettes com uma espessura de 3 cm (2 cm para a camada de regularização + 1 cm para a camada de acabamento). A rede foi fixada ao wallette através de conectores plásticos, com aproximadamente 7 cm de comprimento, numa malha de 50 cm de largura por 50 cm de altura centrada no wallette, conforme se ilustra na Fig. 5. Os wallettes foram regularizados nas quatro faces, por forma a se poder optar pelo canto que melhor se ajusta ao dispositivo que suporta os wallettes durante o ensaio. Após um processo de cura das argamassas de revestimento de aproximadamente seis meses, os wallettes reforçados foram sujeitos a ensaios de compressão diagonal com o objetivo de avaliar a capacidade de distorção da parede no seu próprio plano devido à atuação de uma força horizontal (caso da ação sísmica). Neste ensaio procedeu-se a uma adaptação do método preconizado na norma ASTM E519/E519M – 10 [13]. Após colocação do wallette, rodado a 45º, procedeu-se à instrumentação do mesmo, colocando em cada face dois transdutores de deslocamento do tipo W50 para medir a deformação nas direções horizontal e vertical. O método de ensaio consiste na colocação do wallette na máquina de ensaio para aplicação da carga sem choque, isto é, de uma forma gradual e com uma velocidade controlada de 0,005 mm/s com uma frequência de amostragem de 50 Hz. 180 O wallette M2M3 foi reforçado com revestimentos armados constituídos por argamassa de cimento ao traço 1:3 e rede de fibra de vidro. O wallette M3M3 foi reforçado com revestimentos armados constituídos por argamassa de cal hidráulica natural ao traço 1:2 e rede de fibra de vidro. O wallette M0M4 é o wallette original (retirado do edifício) que não tem aplicada nenhuma solução de reforço e cujos resultados servirão de comparação com os wallettes reforçados M2M3 e M3M3. Os revestimentos armados foram aplicados em ambas as faces dos wallettes com uma espessura de 3 cm (2 cm para a camada de regularização + 1 cm para a camada de acabamento). A rede foi fixada ao wallette através de conectores plásticos, com aproximadamente 7 cm de comprimento, numa malha de 50 cm de largura por 50 cm de altura centrada no wallette, conforme se ilustra na Fig. 5. Os wallettes foram regularizados nas quatro faces, por forma a se poder optar pelo canto que melhor se ajusta ao dispositivo que suporta os wallettes durante o ensaio. Após um processo de cura das argamassas de revestimento de aproximadamente seis meses, os wallettes reforçados foram sujeitos a ensaios de compressão diagonal com o objetivo de avaliar a capacidade de distorção da parede no seu próprio plano devido à atuação de uma força horizontal (caso da ação sísmica). Neste ensaio procedeu-se a uma adaptação do método preconizado na norma ASTM E519/E519M – 10 [13]. Após colocação do wallette, rodado a 45º, procedeu-se à instrumentação do mesmo, colocando em cada face dois transdutores de deslocamento do tipo W50 para medir a deformação nas direções horizontal e vertical. O método de ensaio consiste na colocação do wallette na máquina de ensaio para aplicação da carga sem choque, isto é, de uma forma gradual e com uma velocidade controlada de 0,005 mm/s com uma frequência de amostragem de 50 Hz. Figura 5. Aplicação dos revestimentos armados nos novos wallettes 3.2 Resultados obtidos Após a realização dos ensaios de compressão diagonal, foram observados os respetivos mecanismos de rotura. Na Fig. 6, Fig. 7 e Fig. 8 apresentam-se os mecanismos de rotura obtidos para os três wallettes ensaiados. Na Fig. 9 apresenta-se o gráfico da tensão aplicada e extensão vertical e horizontal dos três wallettes ensaiados. Na Tabela 2 apresentam-se os parâmetros calculados resultantes do ensaio de compressão diagonal. Tabela 2. Parâmetros medidos e calculados resultantes do ensaio de compressão diagonal 181 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 6. Tipo de rotura do wallette original sem reforço M0M4 a) b) Figura 7. Tipo de rotura do wallette com reforço de cal hidráulica M3M3: a) no revestimento e b) na parede a) b) Figura 8. Tipo de rotura do wallette com reforço de cimento M2M3: a) no revestimento e b) na parede Figura 9. Gráfico tensão-extensão dos wallettes ensaiados 182 3.3 Análise de resultados Tendo em conta as tensões máximas obtidas nos ensaios de compressão diagonal dos wallettes, verifica-se que as paredes de alvenaria resistente de tijolo cerâmico apresentam uma resistência ao corte reduzida quando solicitadas horizontalmente. Conforme se observou nas imagens dos mecanismos de rotura, as roturas em ambos os revestimentos armados resultam de fendas diagonais (entre os vértices opostos dos wallettes) características de roturas por corte. Os mecanismos de rotura observados no suporte estão de acordo com as observadas no revestimento, resultando numa fissura principal diagonal, denteada pelas juntas de argamassa de assentamento, também característica de uma rotura por corte. Após a conclusão do ensaio, verificou-se que, maioritariamente no caso dos wallettes reforçados com argamassa de cimento, existiram partes do revestimento que não estavam aderentes ao suporte, mostrando deficiência de compatibilidade entre o revestimento e o suporte. Relativamente à eficácia das soluções de reforço, verificou-se claramente que ambas as soluções de reforço promovem um aumento de resistência relativamente à parede não reforçadas, sendo que com os revestimentos armados de cal hidráulica natural esse aumento é de cerca de 1,7 vezes e com os revestimentos armados de cimento o aumento é de cerca de 3,8 vezes. Este enorme acréscimo de resistência deve-se à capacidade resistente do revestimento, que é capaz de resistir às solicitações horizontais impostas. 4 CONCLUSÕES Os revestimentos armados selecionados serão aplicados em paredes resistentes de alvenaria de tijolo maciço para melhoria do seu comportamento sísmico. Tendo em conta que ambas as soluções garantem um aumento de resistência significativo, a seleção depende dos objetivos e das condições do projeto. Se para a escolha do tipo de reforço a realizar for condicionante a compatibilidade de materiais (reforço e suporte onde vai ser aplicado) e consequente durabilidade do suporte, a solução de revestimento armado composta por argamassa de cal hidráulica natural e rede de fibra de vidro mostra-se mais adequada. Se, por outro lado, o tipo de reforço a aplicar tiver de garantir maior resistência global da parede, então a solução mais adequada será a dos revestimentos armados compostos por argamassa de cimento e rede de fibra de vidro. AGRADECIMENTOS Este trabalho insere-se no Projeto de Investigação e Inovação 2013-2020 do LNEC “REuSE - Revestimentos para Reabilitação: Segurança e Sustentabilidade”. Os autores agradecem a colaboração da empresa A2P Consult, Lda., às empresas Coporgest e HCI Construções, S.A., por terem tornado possível obter os provetes de paredes de alvenaria originais. Os autores agradecem também à empresa Vimaplás pelo fornecimento da rede de fibra de vidro, à SECIL Argamassas pelo fornecimento de cimento e cal hidráulica NHL 3,5 e mão de obra para a aplicação dos revestimentos armados. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] D’Ambrisi, A., Feo, l. e Focacci, F. (2013) Experimental and analytical investigation on bond between Carbon-FRCM materials and masonry. Composites Part B.; 46, 15-20. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2012.10.018 [2] Balsamo, A., Di, Ludovico, M., Prota, A. e Manfredi, G. (2011) Masonry walls strengthened with innovative composites. American Concrete Institute, ACI Special Publication, 2 (275), 769-86. [3] Carozzi, F., Milani, G. e Poggi, C. 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West Conshohocken, Pennsylvania, USA, ASTM - American Society for Testing and Materials. 183 184 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Seismic Vulnerability of a 19-story RC building in Setubal as a form to calibrate the seismic action of the 1969 earthquake Ana Luísa Vieira Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal, [email protected] Carlos Sousa Oliveira Instituto Superior Técnico, CERIS, Lisboa, Portugal, [email protected] Mário Lopes Instituto Superior Técnico, CERis, Lisboa, Portugal, [email protected] ABSTRACT The 28th February, 1969 earthquake was felt in Lisbon causing important impact in the population and damage of various types to the building stock. Buildings and other simple structures can be used to assess the type of ground motion that trucks their foundations, if we are able to reproduce the effects observed. This is what we call “solve the inverse problem”. In this work we look at the effects of the earthquake on a 19-story high building and try to reproduce with analytical models these effects, based on the record made on the Tagus River Bridge foundation. A structural model of four buildings of 19 floors was developed, where two of the buildings were already built when the earthquake struck. Subsequently, two linear dynamic analysis were performed: one representing the seismic action by means of accelerograms (Time-History) and the other based on the Response Spectrum recommended in the EC8. The vulnerability of the structure subjected to the seismic combination was evaluated and, based on the safety check performed on the structure’s design, a linear static analysis was also performed. The study with 1969 record showed that the accelerations at the top of the building were sufficient to cause lamp oscillations with high rotation angles in accordance with the descriptions provided by witnesses. In terms of structural safety for a seismic action of intensity similar or lower to the one that occurred in 1969, the stresses generated are quite reduced and do not cause structural damage. However, having introduced the current seismic action, it was concluded that the existing reinforcement is not sufficient to withstand the design seismic action considering a behaviour factor of 1.5. The static analysis carried out in accordance with what was executed in the 1967 design, produced even more severe effects in the structure (Topic 1). KEYWORDS: 1969 earthquake, structural modelling, linear dynamic and static analysis, Time-History, EC8 185 186 1 INTRODUCTION One of the major earthquakes of the 20th century in Portugal occurred in the early hours of February 28, 1969. It was felt in several regions of the Continent, as well as in the island of Madeira, Spain and Morocco. Although it is not a well-known event, it is at this time that the first significant advances are made in terms of investment in this area of knowledge with the employment of new seismic stations and the development of the theory of Dynamics of Structures. The record obtained by the accelerograph of the Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), located in the Bridge over the Tagus River is one of the first strong ground motion records existing in European territory. In order to mitigate and prevent serious damages to the population and the structures, it is important to get better knowledge about the earthquake of 1969, its effects and the way many damaged constructions were repaired. Therefore, in this work we look at the observed effects of the earthquake on a 19-story high building and try to reproduce with analytical models these effects, based on the record obtained on the Tagus River Bridge. 1.1 Description of the structure and observations during the shaking The set of buildings under study, showed in Fig. 1, is located in Cacilhas (Setubal). Only the 3rd and 5th buildings were built when the earthquake struck but all four were modelled because that is the present situation. There are two T4 apartments per floor from the 4th to the 19th, with a 2.8 meters interstory. The 1st and 2nd floors are used for commercial areas and the 3rd floor for offices, all with a interstory of 3.5 meters. In the 9th building, the basement is used for parking of light vehicles, while the “half basement” in the 7th building is used for commercial areas. On the 3rd floor plan there is an increase of the plan floor dimension. From the 4th floor, the main structure is almost a square tower, as shown in Fig. 2. It is a type of setback since its plan floor dimension reduces substantially. Figure 1. Set of buildings under study [1] Figure 2. Typical floor plan and facade orientation This is a reinforced concrete (RC) structure built in the late 60’s of the past century, just two years before the earthquake and followed the seismic code prescriptions at the time. With direct foundations at the base of each column, the solution consists of individual continuous footings and foundations beams. For the columns, a seismic coefficient of 10% for the housing part and of 15% for the commercial spaces was enforced. Regarding the sections, its dimensions vary in terms of location on the floor plan, decreasing in height. The beams and slabs have also different sections depending on their locations, with the slabs having main reinforcements in one or both directions. There are two small central elevators with a front stairway giving access to the upper floors and a second stairway existing only to give access to the 3rd floor. It has no resistant walls and since it was not possible to obtain information of the material used for the partition walls, it was assumed that they were made of perforated brick masonry, given the construction period. In the description of the project provided, it is stated that the type of concrete used is B225 and the steel adopted is A40T steel, which are equivalent to a C20/25 concrete and a steel A400 for the current legislation. For the partition walls, the Italian Norm [2] was used to obtain its mechanical characteristics. According to witness living at the top floor, at the hour of the earthquake (03:41 AM) the shake was quite strong, causing the ceiling lamps to oscillate violently (probably more than 45°), and the bulbs strongly 187 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas striking the roof from where they were suspended. A movement in the transversal direction, of tens of centimeters, is also described and shelves were moving around. With the data obtained from the accelerograph of LNEC, the present work intends to analyze the accelerations and displacements on the top floor. 2 MODELING OF STRUCTURAL AND NON-STRUCTURAL ELEMENTS The set of buildings was modeled using the program SAP2000 v20.2.0 [3] and a linear analysis was performed. For the structural elements, frames were used for the columns and beams and thick shells for slabs. The brick partition walls were represented by inclined diagonals and corrections were introduced to account for the existence of the openings when they were present. The column foundations were modelled as built-in at soil level. There is a small inclination of the road that boarders the 7th and 9th buildings, so a small excavation was done. The behavior of the basements was simulated by restricting the displacements at the middle and top of each column. In the 7th building, these restrictions were not imposed on the south side to simulate the “half basement” behavior. For the modelling of the stairs, the bending and torsion moments at the ends were released, as usually no reinforcement is provided to resist to this effects. Since the three flights of stairs are supported on the walls, it was necessary to introduce rigid elements for their support. It was also necessary to adopt axially rigid elements connecting the beams of each building to simulate the behaviour of the four buildings as a whole unit. The final model is presented in Fig. 3. 2.1 Actions The combination of actions adopted is the one prescribed in EC0 [4], defined in Eq. (1). (1) Where AEd corresponds to the design value of the seismic action. For the permanent actions, Gk,j , the self-weight is automatically defined for each element, and the remaining loads were the ones specified in the project. For the variable actions,Qk,i , some alterations were performed to the values considered in the project since they were inferior to the ones defined in the current regulation. For Ψ2,i, the values of 0.3 and 0.6 were adopted for the housing/office and commercial areas, respectively. Figure 3. 3D view of the model 188 2.2 Model calibration The complete model was calibrated with the results of in situ measured vibrations under environmental and traffic loads, presented in Fig. 4, which allowed the comparison of experimental frequencies with the ones of the model, by introducing more walls through shell elements and inclined diagonals to represent the partition walls. It was also considered a diaphragm behaviour for the slabs as well as an increase in the concrete elasticity modulus of 33 GPa to represent hardening effects. Figure 4. Fourier spectrum of one run (in-situ testing) Comparison of results between modelling and in situ are presented in Table 1, and Table 2 shows the modes of vibration in the main directions and the respective accumulated mass participation factors. Table 1. Final frequencies obtained for the model and respective difference from the in-situ results Table 2. Frequencies, periods, and participation mass factors CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas TH RESPONSE TO THE FEBRUARY 28 , 1969 EARTHQUAKE EC8-1 [5] allows to represent the seismic action through a set of accelerograms generated artificially or registered in specified devices, if at least three accelerograms are used and the samples must be appropriate to the seismological characteristics associated with the structure and characteristics of the soil. Although the adopted record was not obtained at the exact location of the structure, the distance from the accelerograph located on the northern anchorage block for the suspension cables in the Tagus bride in Lisbon and the set of buildings is very small. In addition, the distance from the source to the epicentre, in the order of 240 km, means that vibrations at the bed rock should have been very similar at both locations. Consequently, the accelerometric record in the directions N-S, E-W and Z was placed as an input in the SAP2000 [3], reproducing the ground movements observed when the earthquake occurred. Since the buildings were empty except for the top floor, a value of 1 kN/m2 for the live loads was adopted only for this phase. After processing the information, it was also possible to obtain the response spectrum for each component considering a 5% damping, through the SeismoSpect program [6], as show in Fig. 5. a) b) c) d) Figure 5. Accelerations of the 1969 earthquake over time in directions (a) N-S, (b) E-W and (c) Z; (d) Response spectrum of the three components for 5% damping 3.1 Accelerations and displacements – comparison of the response with the witness’s behavior A PGA of 27 cm/s2 was applied as the input at the base of the building, as can be seen in Fig. 6. The input accelerogram also has a concentration of energy in frequencies close to the ones of the building. This ground motion caused an absolute maximum acceleration at the top of the building of 86 cm/s2, capable of exciting the suspended lamp in resonance and cause a large angle of rotation. The acceleration felt at the top of the building is three times larger than the acceleration at the foundation and is good enough to explain the observations of the witnesses. Both the huge balancing of lamps and the movement of shelves could be explained by the amplification observed at the 19th storey level. Though the studies presented in Fig 7, the value of 86 cm/s2 at the top of the structure corresponds to a rotation angle of lamp of about 45º, which is an appreciable value. These results were obtained experimentally with a pendulum suspended from a car that moved on a table. The harmonic acceleration of the car was measured with an “android” equipped with MEMS type accelerometer, while the angle of rotation was obtained from the filming of the pendulum and the car, to which a scale was attached. 189 190 a) b) Figure 6. Orbits of the absolute accelerations registered at (a) the foundation and (b) top floorFigure 6. Orbits of the absolute accelerations registered at (a) the foundation and (b) top floor Figure 7. Tests: PGA roof vs Angle In terms of displacements, the witness express the sense of large displacements. However, a maximum displacement of 1.75 cm was obtained at 24 seconds (Fig. 8). It is concluded that the descriptions obtained are quite overestimated. In fact, the acceleration felt was quite high which caused the residents to panic, resulting in the sensation of very sudden movements caused in the structure. Figure 8. Relative displacements obtained SEISMIC EVALUATION The structure was subjected to three different seismic actions. Two dynamic linear analyses were carried out: an analysis considering the seismic action of 1969 and, later, an analysis considering the seismic action recommended by the EC8-1 [5] where behaviour factors of 1.5 and 3 were adopted. Based on the safety check performed on the project of 1967, a linear static analysis was also executed. The structure is founded on a type B foundation soil on seismic zones 1.3 and 2.3 for the type 1 and type 2 earthquakes, respectively, and it is of Class of Importance II. Regarding the behavior factor, used to consider the non-linear behavior of the structure, the EC8-3 [7] suggests the value of q = 1.5 for existing RC structures. In fact, the structure does not present enough ductility to consider a higher value, due to insufficient confinement of the longitudinal reinforcement steel bars and lack of application of Capacity Design principles, as was normal at that period in time. However, it was also decided to analyze the structure considering a value of q = 3, in order to observe the differences if the structure could be considered to have an average ductility, which, at the time, was not practiced or known. It was concluded that the response of the structure in the first modes of vibration are conditioned by the type 1 earthquake. This was the action considered in the analysis. 191 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 4.1 Linear static analysis and safety check This analysis was performed only on building 5, to be in accordance with what was executed in the project description of 1967, and it was subjected to a system of parallel forces, that corresponded to the weight of each floor multiplied by the seismic coefficient of 10% and 15%, for the housing part and commercial spaces, respectively. In addition, the accidental torsion effects were also considered by applying both positive and negative torsion moments of vertical axis to each floor. All the values were applied to the center mass of each floor. The resistant capacity of each column was evaluated by checking whether the existing reinforcement would be sufficient to verify the safety for shear and combined bending and axial stresses. For members with shear reinforcement, the shear resistant (VRd) of each column corresponds to the lowest of the values presented in Eq. (2) and Eq. (3), according to EC2-1 [8]. The first corresponds to failure by yielding the reinforcement and the second to failure by the crushing of the concrete. VRd = Asw s z fywd cot (2) (3) In Table 3, the seismic coefficients β obtained in building 5 for each analysis executed can be found. As can be seen, the use of a behaviour coefficient of 1.5 substantially increases the inertia forces generated in the structure. The values obtained for the static analysis are in accordance with the applied seismic coefficient of 0.10 and 0.15, being the most conservative approach. In Fig. 9 the internal forces generated for one of the critical columns are presented. The large variations observed in the internal forces, in the x and y directions, in the first three floors, arise due to the irregularity of the floor plan and the different inertia of the columns according to their main axes. These irregularities led to internal forces in the longitudinal direction (Vx and My) much higher than expected. The buildings present an increase in their floor plan area in the y direction in the transition from the 2nd to the 3rd floor followed by a reduction above the 4th floor. Consequently, in the y direction, the maximum shear force does not occur at the level of the foundation, but on the 2nd floor due to the change in dimension of the floor and the introduction of more structural elements in the lower floors. The reduction in the floor plan area above the 4th floor may explain the substantial decrease in the values of the shear forces, in the transition between the 3rd to the 4th floors. In relation to the dimensions of the columns sections, there is a reduction in the transition from the 5th to 6th floors, from the 12th to the 13th floors, from the 14th to the 15th floors and from the 17th to the 18th floors, mainly in the longitudinal direction. These variations are clearly noticeable in the Vx graphs. Table 3. Seismic coefficients β obtained for building 5 (isolated) for each analysis performed Regarding the safety check, for the 1969’s seismic action, all the columns are properly reinforced to withstand that motion. Since the structure did not suffer any structural damage when the earthquake occurred, the results are in line with expectations. In fact, the internal forces generated in each column are very reduced. 192 For the remaining analyses, it was concluded that the strength is conditioned by flexural failure for both dynamic and static analysis. It was concluded that the static analysis was the one that produced larger internal forces. The adoption of a seismic coefficient of 0.10 and 0.15 is very severe to the structure. In general, it appears that the problem is found in the first three floors, where the existing reinforcement is not sufficient to resist the bending moments. However, for a behaviour coefficient of 3, applicable if the structure had been designed as a medium ductility class, the structure would not present problems in terms of combined bending and axial stresses. In terms of shear resistance, all the analysis show problems mainly in the first three floors, either for a behaviour factor of 1.5 and 3. Figure 9. Stresses in P2 column ((a),(b) Vx, My e (c),(d) Vy, Mx) for each seismic action considered In Fig. 10, it is possible to compare the response spectrum for the 1969 earthquake and the response spectrum recommended by EC8-1 [5] for the 1.3 seismic zone and a behaviour coefficient of 1.5. For the scaled representation of 5.8, the average spectral accelerations for the N-S and E-W components are similar to EC8-1 values. The value of 5.8 corresponds to the ratio between the two spectral accelerations for the period of 1.3 seconds. Additionally, the case of the isolated tower was also tested to ascertain the effect of lateral enlargements at the level of the first three floors. The result was a more regular progress, both in the moments and in the shear forces, with the maximum values occurring at the foundation level. However, a very large difference between the x and y directions continued to be observed. In the situation of the isolated tower, the first three floors function as a soft story because there are no walls inside. The buildings were analysed together with the enlarged area of the first three floors. Nonetheless, given the absence of construction joints in the connection of the tower with the remaining elements, it is necessary to mention the importance of this problem in the internal forces that are developed at the level of the lower columns. This is, in fact, a complex structure and an even more detailed analysis should be performed. Figure 10. Comparison between the different response spectrums CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 5 FINAL REMARKS The present study showed that the values recorded at the Tagus Bridge can explain the observations in the 19-story building which are compatible with other effects described in other areas of the region. The accelerations of 27 cm/s2 imposed on the ground as recorded during 1969, caused accelerations at the top of the building to cause high rotation angles in lamps hanging from the ceiling. In terms of structural safety, for a seismic action of intensity similar or lower to the one that occurred in 1969, the internal forces generated are quite reduced and do not cause structural damage. However, having introduced the current seismic action with a behaviour coefficient value of 1.5, the existing reinforcement is not sufficient to withstand the applied bending moments and shear stresses. The static analysis carried out in accordance with what was executed in the 1967 design, produced even more severe effects in the structure. Therefore, some upgrade interventions should be executed if it is intended to guarantee the safety of the structure according to EC 8 and the National Annex. ACKNOWLEDGMENTS This project is part of the MSc Thesis of first Author. Acknowledgements are due to Prof. Joaquim Valente from IST for providing the architectural and structural design of the buildings. REFERENCES [1] Google Maps, available in https://www.google.com/maps. [2] NTC. Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni. Gazzetta Ufficiale,nº 27, Serie generale nº 47. Italy, February, p. 403. (in Italian) [3] CSI Computers and Structures, Inc., SAP2000 – Analysis reference (2020). Version 20.2.0, Berkeley, California, EUA. [4] NP EN 1990 (2009). Eurocode – Basis of structural design. CEN, Lisboa, 88 p. [5] NP EN 1998-1 (2010). Eurocode 8 – Design of structures for earthquake resistance – Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings. CEN, Lisboa, 230 p. [6] SeismoSpect (2020). Signal Processing for Ground Motion Records, available in https://seismosoft.com/products/ seismospect/. [7] EN 1998-3 (2005). Eurocode 8 – Design of structures for earthquakes resistance – Parte 3: Assessment and retrofitting of buildings. CEN, Brussels, 90 p. [8] NP EN 1992-1-1 (2004). Eurocode 2 – Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings. CEN, Lisboa, 259 p. 193 194 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Seismic Vulnerability of a Late ‘’Placa’’ Building Pedro Miguel Beirão Correia Insituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal, [email protected] Carlos Sousa Oliveira CERis/Insituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal, [email protected] ABSTRACT The main purpose of this paper is to study the seismic behavior of a ‘’placa’’ building belonging to a block located in Avenida António Augusto de Aguiar, Lisboa. The value of this urban complex is associated not only with the period in which it was built, ‘’Estado Novo’’, as well as the renowned architects involved, such as Pardal Monteiro and Cassiano Branco, among others. Some of these buildings were given awards, currently designated as ‘’Prémio Valmor e Municipal de Arquitetura’’. These type of structures were characterized by the introduction of reinforced concrete, resulting in a mixed structure, consisted of traditional masonry and reinforced concrete. In order to obtain a closer simulation of the behavior of the real structure, it must first be known its history, which encompasses a geometrical characterization of the building, a knowledge of the existing materials and their mechanical characteristics and possible interventions done along the time. In order to overcome the uncertainties present in the masonry walls, a calibration of the model was carried out, based in situ ambient vibration tests. In order to understand the behavior of the floor and the influence of adjacent buildings there were modelled three cases. The modeling was realized based on the finite element program, SAP2000. The building under analysis was subjected to a combination of static and, dynamic loads, through a linear dynamic analysis. Therefore a safety verification and analysis of the various elements, from the reinforced concrete elements to the existing walls, were carried out, complemented by an analysis of certain stresses diagrams. Finally, it is suggested, qualitatively, possible solutions of structural reinforcement adjusted to the case study. KEYWORDS: “Placa Buildings’’; Masonry-Reinforced Concrete; Linear seismic analysis; Seismic vulnerability; Heritage 195 196 1 INTRODUCTION A high percentage of the existing buildings in Portugal, was built in times when the seismic design was not yet a concern. This fact does not mean that the quality of the construction is weak, nonetheless many cases present high seismic risk. The lack of maintenance contributes to this problem, which consequently leads to the development of diverse pathologies over time [4]. This statement sums up the threat of earthquakes in our country, and as such, it is necessary to provide the population and its buildings with adequate means of prevention. This study pretends to contribute to a better knowledge around the seismic vulnerability of this particular late ‘’placa building’’. Thus, the present study consists on the analysis of a “placa” building seismic behavior, which is located in António Augusto de Aguiar Avenue, Lisbon. This building was designed by the architect Cassiano Branco and engineer Manuel Gomes and constructed in 1945 (Fig. 1). Figure 1. Case study: a) Building façade; b) ground floor plan with RC elements (left) and remaining upper floors with masonry only (right) This constructive typology, around 40% of Portuguese buildings, is relevant due to the transition period which makes part, between 1930 and 1960. The transition was mainly characterized by the introduction of reinforced concrete in masonry structures. The architectural model representative, between 1940 and 1950, was designated by ‘’Estilo Português Suave’’. The value of this urban complex is associated not only by the period in which was conceived, but also by the renowned architects involved, such as Pardal Monteiro, Cassiano Branco, among others. Additionally, some of these buildings were given architectural awards, currently designated as ‘’Prémio Valmor e Municipal de Arquitetura’’. In Portugal, the technical legislation which requires the seismic design arose in 1958, but there is no systematic inspection of its application in the design and construction of current buildings. Hence, even interventions that reduce or neglect the seismic resistance of buildings are no less legal [7]. Additionally the hazard, is a present factor in Lisbon, due to earthquakes occurence in the past, but also the exposure is high, being the case of study in the city center and having several services in the active, and finally, at a first hand the vulnerability of this type of buildings is considered to be high [8]. 2 METHODOLOGY Firstly, the structural and constructive characteristics of the building in question were obtained by consulting the specific documents available in the Arquivo Municipal de Lisboa and complemented by site visits, enhancing the coherence of the numerous sources of information. At the time the ‘’Regulamento Geral das Construções Urbanas’’ [5] was the main standard. According to a study of buildings belonging to the same typology by Lamego and Lourenço [1], the main characteristic of these buildings is that they have concrete slabs that discharge directly into walls. The case study is defined as a large volumetric building, with an extreme long front façade in stone masonry, with a length of 41m, while the gables are in reinforced concrete, with weak reinforcement bars, and have a length of 12m. This ‘’placa’’ building falls into the category of ‘’Rabo-de-bacalhau’’, due to the rectangular overhang on the back façade. The back of the building walls have a constitution analogous to that of the gables, although are complemented by a brick masonry. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas The following Fig. 2 shows the location and diversity of materials in the structure. Figure 2. Type of materials present and their location In this building there are wide spaces with large openings on the ground floor, providing commercial zones, which in turn requires a system of reinforced concrete elements, such as beams and columns. The transition between the ground floor and the remaining floors represents not only a functional, but also a structural and geometrical change, in which the height of the ground floor is higher than the other floors. While the ground floor has reinforced concrete elements, the remaining floors consist mainly of masonry walls. These stiffness transitions, both at the level of the construction system and the different applied structural materials, results in several structural discontinuities. The “placa” buildings stood out substantially for the innovation associated with the replacement of the wooden floors by the slabs in reinforced concrete [1]. While in the old masonry buildings the gravitational loads depended essentially on the walls, in this typology, the weight of the slabs becomes the load with greater relevance in the response of the structure to the horizontal loads [6]. Overall, masonry walls tend to have a thickness reduction along height and changes in layout and brick type. The lack of information in the specific documents dealing with the structural design, gave rise to some assumptions coming from common practice such as, concrete C16/20 and smooth steel, A235. The slabs have continuity along the building area, which means that the interior walls have no continuity along height. The main façade walls also appear to not have full continuity, due to the considerable delivery of the slabs therein (Fig. 3). Figure 3. Detail of connection between the slab and the front façade The definition of the mechanical properties of the materials more accurately requires in situ testing, but these have proven to be infeasible. Therefore, these properties were estimated on the basis of studies and tests performed on walls with similar characteristics. The uncertainties arising from the masonry elasticity modulus stand out. As such, this lack of knowledge has been overcome by conducting a dynamic identification test based on environmental vibrations. According to EC8-3, a careful analysis, namely in the evaluation and rehabilitation of existing buildings, requires a certain level of knowledge, which is quantified by the quantity and quality of information avail- 197 198 able. Due to the lack of information regarding the mechanical properties of the materials, a limited level of knowledge was assumed, corresponding to a confidence factor value of 1.35. The seismic action was defined according to EC8-1 [2], complemented by the national annex, based on a linear dynamic analysis by response spectrum, where the earthquake occurs 100% in one direction and 30% in the other, and vice versa. The behavior factor of this existing building was difficult to quantify given the lack of information regarding this specific type of structures. Thus, a conservative value of 1.5 was considered to the behavior factor. Not only are there uncertainties regarding the energy dissipation capacity of this type of structure, coupled with the ability of the structural elements to have a non-linear response, in a satisfactory way, taking into account the type of existing materials, the link between the various elements and certain constructive details. Under an expedited analysis of the response spectrum, it is concluded that the Type 2 seismic action is the most conditioning because the structure shows the vibration modes with higher periods, in the range of 0.3s. 3 RESULTS AND DISCUSSION Three numerical models were done in order to study different concerns. Firstly, the model calibration was made taking into consideration the buildings as a block. Secondly, it was compared the influence of the adjacent buildings in the modal analysis of the individual building. Finally, the rigid diaphragm assumption is analyzed through the numerical model of the isolated building with slab equivalent to a concentrated mass. 3.1 Model calibration The model calibration was done taking as reference the vibration periods obtained in the test and the periods of the main translation modes of the structure, it was iteratively adjusted the masonry elasticity modulus, aiming to obtain a simulation as close to reality as possible. Table 1. Definition of materials elasticity modulus The following error percentages were obtained between the model and the values from the test. Table 2. Margins of error for vibration periods between model and test 3.2 MODAL ANALYSIS It has proved difficult to comply with the following requirement stated in EC8-1 [2], where the sum of the effective modal masses must constitute at least 90% of the mass of the structure. The modes of vibration of the isolated building are described below, however, it is reasonable for certain modes to disperse in part from the actual behavior of the structure, due to the absence of the adjacent buildings. The direction parallel to the main facade was taken as axis x, and axis y the transverse direction. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas The first mode is characterized by a translation in the x direction, coupled with a slight rotation, with a period of 0.301s and a mass participation factor of 57% (Fig. 4). Figure 4. First vibration mode of isolated model (2) The greater stiffness in the transverse direction is due to the contribution of the gables with 12m, representing continuous walls, without openings, constituted by reinforced concrete. The absence of symmetry in the x direction results in the occurrence of rotations, due to the relative misalignment between the center of mass and the center of stiffness. The second mode is characterized by the vibration of the structure in the y direction, with a period of 0.296s and a mass participation factor of 53% (Fig. 5). Figure 5. Second vibration mode of model (2) As can be seen, the deformation of the floor in this direction no longer behaves as a whole. Firstly, the structure has a length of 41m according to the greatest direction, ie a high length which is likely to adversely affect the uniformity of the floor displacements. In addition, there is a stiffness discrepancy relative to the elements opposing the vibration direction in question. That is, the reinforced concrete gables, due to its high stiffness, restricts the displacements in the periphery, while the center does not have this degree of stiffness, as it is composed of slab interruptions, more specifically of staircases, which affect the continuity of the slabs. Consequently, greater displacements occur in the center of the structure, in comparison to the periphery. The third mode is characterized as a rotation along the z axis, with a period of 0.172s and a rotational mass participation factor of 48%. As can be seen this mode is more rigid, and consequently less natural to be aroused (Fig. 6). Figure 6. Third vibration mode of model (2) 199 200 3.3 Influence of the adjacent buildings Then, is compared the behavior of the isolated building with the adjacent buildings, based on the dynamic characteristics (Table 3). Table 3. Comparison between model (1) and model (2) Essentially, differences in stiffness were observed, resulting from the presence of adjacent buildings. As can be seen, the first two modes of vibration occur alternately in one model and in another, this is due to the contribution of rigidity in the direction of the facades associated with adjacent buildings (Table 3). Hence in reality, the fundamental mode of the structure represents a translation in the y direction. This results in period differences of 9.6% and 6.3% according to the x and y direction. 3.4 Rigid Diaphragm Hypothesis In order to understand the real behavior of these buildings slabs, two numerical models were compared, the isolated model (2), in which the slabs were directly modeled as shell elements, and the isolated model (3), in which the mass was concentrated in the center of gravity of the floors, considering the floors as rigid diaphragms (Table 4). Table 4. Comparison between numerical model (2) and (3) The first three modes are coherent in both models, in terms of trend vibration. However, the isolated model, considering a diaphragm rigid, shows a reduction of the periods of the vibration modes and an increase of the mass participation factors. In this way, we question the possibility of considering the floor as a rigid diaphragm, or at least admit that this ideal behavior may be acceptable in one direction and perhaps not in the other. At the outset this consideration was acceptable, taking into account the material and the thickness of the slab. However, there are other influential variables in this behavior, such as the high floor length, in comparison to the transversal length, and the existence of certain discontinuities. Another relevant detail is the fact that when we concentrate the mass of the floor in the center of gravity, we do not take into account any interruptions of the existing floors, which prevent the uniformity deformation. 4 SAFETY ASSESMENT The safety assessment was based in the acting forces resulting from the quasi permanent combination and the seismic combination. Initially, it was considered a seismic action with intensity of 100%, but when excessive and compromising results were verified, a reduction of this intensity was carried out. 4.1 Reinforced concrete elements In the absence of information, the tensile stresses of the elements were calculated on the basis of the characteristic properties of the materials. In general, the beams have good dimensions and adequate amounts of reinforcement, which results in good behavior towards the actions. Perhaps for architectural reasons, the beams of the front façade have the height inferior to the width, which do not contribute to a good structural behavior to vertical loads. In addition, it is noticed a reduced amount of transverse load reinforcement, which results in a vulnerability (Fig. 7). CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figure 7. Bending moments and shear force in the beams due to a seismic action Regarding the columns, there were greater problems related to the transverse stress, given the transverse reinforcement and the way it was distributed (Fig. 8). Figure 8. Bending moments and shear force in the columns due to a seismic action It should be noted that the consideration of the 100% seismic action intensity constituted a conservative procedure. As such, a seismic action of 65% intensity was applied to the structure. Due to certain high acting forces, this difference in intensity was not sufficient to verify the safety of a considerable number of elements. However, the majority of them were verified. 4.2 Stress diagrams The stress analysis was done taking into account the compression stresses due to the quasi permanent and the compression, tensile and shear stresses due to the seismic action. The mechanical properties attributed to the various materials of the walls, divided by the confidence factor of 1.35 are in Table 5. Table 5 – Mechanical properties of materials The following Fig. 9 shows the main façade subject to the first three scenarios above. Figure 9 – Stress diagrams (σ22) of the main façade subjected to the quasi permanent combination and the seismic (EnvelopMin and EnvelopMax) 201 202 According to the stress diagram due to the quasi permanent combination, there is a gradual increase of tensions from right to left, which reveals the predisposition of the structure to tend towards the main façade (Fig. 10). Figure 10 – Stress diagrams (σ22) of a gable wall subjected to the quasi permanent combination and the seismic (EnvelopMin) While the front façade is made of stone masonry, the back façade is made of reinforced concrete, this difference is evidenced mainly in the modulus of elasticity, which presents a considerable discrepancy of values, hence the above behavior occurs. In this analysis, it was concluded that this structure resists well to the compression stresses, but presents problems in the tensile and shear stresses. 5 DISCUSSION AND CONCLUSIONS - The dynamic identification in-situ test is a very useful tool, contributing to a reduction in the degree of uncertainty associated with the masonry modulus of elasticity. The model calibration was performed for the numerical model with aggregate buildings, obtaining a maximum error of 2.58%; - The definition of the mechanical properties of the materials was based on several related studies, but only with the in-situ tests results the model calibration could take place; - From the comparison of model (2) and (3), the real behavior of the floors was questioned due to the non-uniform deformation in y direction. Thus, it is cautioned that the rigid diaphragm hypothesis depends not only on the constituent material and its thickness, but also on other factors such as the high transverse length in comparison to the vibration in question, the stiffness discrepancy between the center and the periphery and the interruptions in floors associated with staircases; - As expected, the highest flexure and shear effects on the RC elements arose from the seismic combination, and problems were found to be mostly associated with shear stress. The attribution of almost exclusively beams at the level of the ground floor, which in turn contributes to a high load demand in these elements; - It can be concluded from Figure 2 that the way in which the slabs are linked to the front façade walls considerably affect the continuity of these walls. Thus, when the walls deflect out of their plane, the bending moment will generate tensile tensions at the interface, when the existing compressions stop suppressing the tensions, cracks arise, affecting the connection between the walls and the slab; - At this stage, the stress diagrams of certain alignments are analyzed, comparing some of them with different seismic intensities (100% and 65%). Under the vertical and horizontal actions, the structure openings constitute discontinuities in the path of loads; - The compressive wall stresses are smaller than the available resistance, but the tensile and shear stresses show higher values. However, it is considered that the analysis of the shear stress diagrams is adequate to identify the most conditioning zones, but not to verify the resistance check, given the absence of the weight of the various walls that substantially influence their resistance; - This linear analysis is realistic till the maximum shear resistance of the alignments is overcome, once the limit is reached, local mechanisms are formed, which result in the redistribution of forces; - The scope of this study was also related to the reasonableness of performing a linear analysis in existing buildings, since it is a practical procedure and less demanding than nonlinear analysis. As a result, a good amount of information has been extracted regarding the current state of a building and CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas its vulnerability to seismic action, but in order to obtain more specific and accurate results a nonlinear analysis it is advisable to be carried out; - Finally, it is important to highlight the importance of studies on the seismic behavior of this type of ‘’placa’’ building, given its large presence in the city of Lisbon and its unique heritage character. REFERENCES [1] Monteiro, M.; Bento, R. (2012) - ‘Seismic assessment of a ‘’Placa’’ building’, ICIST DTC, Portugal, 2012. [2] CEN, Comité Europeu de Normalização (2009) ‘Eurocódigo 8: Projecto de estruturas para resistência aos sismos - Parte 1: Regras gerais, acções sísmicas e regras para edifícios’. [3] CEN, Comité Europeu de Normalização (2017) ‘Eurocódigo 8: Projecto de estruturas para resistência aos sismos - Parte 3: Avaliação e reabilitação de edifícios’. [4] Costa, A. (2008) ´Reparação e reforço das construções´. Capítulo 11 do Livro ‘’Sismos e Edifícios’’ p.469-529, Edições Orion, Lisboa, 2008. [5] RGCU, Regulamento Geral das Construções Urbanas (1930). [6] Simões, A., Lopes, M., Bento, R.; Gago, A. (2012) ‘Characterization of Lisbon Old Buildings’, 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisboa, 2012. [7] SPES, Sociedade Portuguesa da Engenharia Sísmica (2012) ‘A segurança sísmica na reabilitação de edifícios – enquadramento e dimensão política’. [8] Oliveira, C. S. (2008) ‘’Efeitos naturais, impacte e mitigação’’. Capítulo 3 do livro ‘’Sismos e Edifícios’’ p.51-140, Edições Orion, Lisboa, 2008. 203 204 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Procedimentos estáticos não lineares para a avaliação sísmica de edifícios com estrutura em alvenaria não reforçada: questões em aberto e soluções Ana Simões CERIS – Investigação e Inovação em Engenharia Civil para a Sustentabilidade, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal, [email protected] Rita Bento CERIS – Investigação e Inovação em Engenharia Civil para a Sustentabilidade, Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal, [email protected] RESUMO Vários estudos têm apontado que a avaliação sísmica de edifícios com estrutura em alvenaria não reforçada deve ser realizada por procedimentos não lineares. Enumeram-se algumas das razões: 1) a observação de danos de sismos em todo o mundo têm demonstrado que os edifícios em alvenaria não reforçada apresentam, mesmo para ações sísmicas moderadas, um comportamento não linear, 2) o uso de procedimentos lineares fornece resultados que são demasiado conservativos e 3) a maioria dos edifícios em alvenaria não reforçada possui pisos flexíveis e, portanto, os procedimentos lineares não são aplicáveis. Dentro dos procedimentos não lineares, as análises dinâmicas são certamente o método de análise mais preciso, mas requerem um conhecimento especializado do utilizador, o que que limita a sua aplicação. Assim, as análises estáticas não lineares são geralmente preferidas. O artigo lida com a avaliação sísmica de edifícios em alvenaria não reforçada, incluindo a análise da resposta fora do plano, através de análises cinemáticas não lineares, e a análise da resposta no plano, através de análises estáticas não linear. O primeiro tipo de resposta está relacionado com os mecanismos locais, normalmente associados ao derrube das paredes exteriores de alvenaria insuficientemente ligadas às paredes perpendiculares, aos pisos e/ou à cobertura. O segundo tipo de resposta está relacionado com o comportamento global (tipo caixa) da estrutura, controlado pela capacidade no plano das paredes e a rigidez no plano dos pisos. A análise das respostas fora do plano e no plano é essencial para a completa avaliação sísmica de edifícios com estrutura em alvenaria não reforçada. O artigo aborda o enquadramento teórico e regulamentar, os pressupostos de modelação, os métodos de análise e a interpretação dos resultados. O objetivo final consiste em discutir algumas das questões em aberto relacionadas com os procedimentos não lineares e fornecer soluções. PALAVRAS-CHAVE: Edifícios de Alvenaria; Avaliação Sísmica; Reabilitação; Análises Estáticas Não Lineares; Comportamento Sísmico 205 206 1 INTRODUÇÃO A avaliação e reforço sísmico de edifícios tem estado na ordem do dia nos últimos anos. O tema é bastante complexo principalmente quando se lida com edifícios com estrutura em alvenaria não reforçada, tendo em conta a grande variabilidade de formas e materiais estruturais e disposições construtivas. A aprovação dos Eurocódigos Estruturais em Portugal (Despacho Normativo n.º 21/2019) e, especificamente a Parte 3 do Eurocódigo 8 (EC8-3) [1], traz um conjunto de novidades e desafios à comunidade técnica. Procura-se neste artigo abordar a avaliação e reforço sísmico de edifícios com estrutura em alvenaria não reforçada à luz do EC8-3 [1] (dando enfoque ao Anexo C e Anexo Nacional), com o objetivo de indicar algumas das questões em aberto relacionadas com a avaliação sísmica destas estruturas, e em particular com os procedimentos estáticos não lineares, e fornecer soluções. Vários estudos têm apontado que a avaliação sísmica de edifícios com estrutura em alvenaria não reforçada deve ser realizada por procedimentos não lineares [2, 3]. Enumeram-se algumas razões: 1) a observação de danos de sismos em todo o mundo têm demonstrado que os edifícios em alvenaria não reforçada apresentam, mesmo para ações sísmicas moderadas, comportamento não linear mais elevado quando em comparação com outras estruturas [4], 2) o uso de procedimentos lineares fornece resultados que são demasiado conservativos e 3) grande parte dos edifícios em alvenaria não reforçada possui pavimentos e cobertura em estrutura de madeira, com baixa rigidez no seu plano e/ ou insuficientemente ligados às paredes para se admitir que podem distribuir as forças de inércia entre os elementos verticais como diafragmas rígidos (alínea C.3.2 do EC8-3 [1]). Dentro dos procedimentos não lineares, as análises dinâmicas são certamente o método de análise de referência, mas requerem um conhecimento mais detalhado e um maior esforço computacional, o que que limita a sua aplicação. Assim, as análises estáticas não lineares são geralmente preferidas. Contudo, existem ainda alguns pontos críticos à sua aplicação a edifícios com estrutura em alvenaria não reforçada. 2 QUESTÕES EM ABERTO A fiabilidade dos resultados obtidos na avaliação e reforço sísmico de um edifício existente é fortemente condicionada pelo nível de conhecimento sobre o edifício, propriedades mecânicas dos materiais, métodos de análise e soluções de reforço. Uma contribuição importante que o EC8-3 [1] trouxe foi a introdução do conceito do nível de conhecimento da estrutura a fim de escolher o tipo de análise admissível e os valores apropriados de coeficientes de confiança. A aplicação prática do conceito a edifícios de alvenaria apresenta algumas limitações, nomeadamente: i. A norma recomenda a consulta do projeto do edifício e das normas vigentes à data da construção. Primeiro, os projetos originais geralmente não especificam os materiais utilizados e, segundo, estes edifícios foram construídos antes da implementação de regulamentos sísmicos estruturais. ii. A norma recomenda a realização de ensaios em todos os pisos do edifício. Em muitos edifícios a realização de ensaios é impraticável ou conduz a resultados inconclusivos (ex: alvenarias com tecido irregular ou constituídas por múltiplos panos). iii. A norma, na sua versão atual, não faz qualquer recomendação quanto às propriedades mecânicas médias das alvenarias em geral ou especificamente para o território nacional. É do conhecimento geral que a próxima versão do EC8-3 [1] irá incluir valores de referência para diferentes tipologias de alvenaria [5], no entanto até que ponto estes valores são representativos das alvenarias existentes em Portugal? Neste contexto, a opção consiste em classificar o edifício com um nível de conhecimento limitado (KL1) e, consequentemente, a aplicação de métodos de análise linear (análise por forças laterais, análise modal por espetro de resposta – Quadro 3.1 do EC8-3 [1]). Estes métodos podem ser aplicados quando os pavimentos são rígidos no plano, o que corresponde a 38% dos edifícios de alvenaria em Portugal (dados dos Censos 2011 – INE [6]). Aos outros edifícios de alvenaria, sobra a aplicação de métodos não lineares. As análises estáticas não lineares pretendem simular as forças de inércia geradas na estrutura pela ação dos sismos. Trata-se de um método de análise da resposta global onde a estrutura é submetida a um carregamento de forças horizontais incremental de forma a explorar: 1) a capacidade resistente e a capacidade de deformação das paredes no seu plano e 2) a contribuição dos pavimentos e cobertura na distribuição das forças horizontais pelas paredes. A resposta global da estrutura é definida por uma CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas curva de capacidade que relaciona o esforço de corte na base com o deslocamento num nó de controlo localizado no topo (Fig. 1). Figura 1 – Esquema geral das análises estáticas não lineares. Os métodos de análise não lineares requerem a definição de relações resistência vs. deformação para as paredes de alvenaria. A norma sugere fórmulas para a resistência à flexão e ao corte (em função das propriedades dos materiais e esforço axial atuante) e deformação última (igual a 0,5% ao corte e 1% em flexão). Importa referir que: i. A formulação para a resistência ao corte prevista no EC8-3 [1] é definida de acordo com o modelo de Mohr-Coulomb, consistente com uma rutura por deslizamento, podendo-se também usar e justificar fisicamente, para a fendilhação diagonal no caso de estar associada ao colapso da argamassa. Uma alternativa consiste em modelar a resistência ao corte de acordo com o modelo proposto por [7, 8], deduzido a partir de resultados experimentais e adequada à rotura por fendilhação diagonal. Este critério está previsto na norma italiana [9] e é consistente com a observação de danos em paredes de alvenaria na sequência de sismos passados (Fig. 2). ii. Ensaios cíclicos realizados em paredes de alvenaria têm indicado que a deformação última depende da tipologia de alvenaria, do mecanismo de colapso e do esforço axial atuante, pelo que pode ser incorreto adotar valores fixos para a deformação última das paredes de alvenaria. Figura 2 – Rotura por corte em paredes de alvenaria em L’Aquila, Itália, após o sismo 2009 [10]. Os métodos de análise não lineares requerem a aplicação de pelo menos dois carregamentos de forças horizontais (ponto 4.3.3.4.2.2. da Parte 1 do Eurocódigo 8 (EC8-1) [11]). Recomenda-se a aplicação de uma distribuição uniforme – proporcional à massa independentemente da altura – e de uma distribuição modal – proporcional ao modo de vibração da estrutura. Estas duas distribuições podem ser consideradas como limite o superior e inferior da resposta sísmica dos edifícios. No entanto, a maior ou menor precisão na previsão das análises estáticas pode depender da evolução dos danos e da resposta da estrutura. Vários autores defendem que a distribuição modal pode não ser adequada à análise de edifícios de alvenaria considerando a baixa participação de massa que geralmente caracteriza os primeiros mo- 207 208 dos de vibração [12-14]. Uma alternativa simplificada consiste na aplicação de uma distribuição pseudo-triangular – proporcional ao produto entre a massa e a altura – uma vez que garante que todas as massas são solicitadas na análise [13]. Outras alternativas compreendem a contribuição de diferentes modos de vibração (combinados através da raiz quadrada do somatório dos quadrados ou da combinação quadrática completa), a contribuição de diferentes modos de vibração e a sua interação (análise multi-modal) e a atualização da distribuição de forças durante a análise em função da deformação da estrutura (análise adaptativa). A observação de danos em edifícios de alvenaria na sequência de sismos tem demonstrado que o comportamento sísmico pode ser dividido entre a resposta global e a resposta local (Fig. 3). A resposta local está associada ao comportamento para fora do plano das paredes, nomeadamente associado ao derrubamento de paredes e partes da estrutura insuficientemente ligadas a outras paredes na perpendicular ou aos pisos e/ou cobertura. É geralmente reconhecido que um comportamento sísmico satisfatório é alcançado apenas se o colapso fora do plano for evitado, para que a capacidade no plano das paredes possa ser totalmente explorado. A análise da resposta local não está contabilizada na norma, mas deve ser tido em conta no momento de reforçar um edifício. Figura 3 – Danos em Amatrice, Itália, após o sismo de Agosto de 2016. Outro aspeto que é importante sublinhar é o facto de a norma ter sido desenvolvida para a análise de edifícios isolados. No entanto, grande parte dos edifícios de alvenaria em centros urbanos estão inseridos em bandas de edifícios, onde muitas vezes há a partilha das paredes de empena. A observação de danos em edifícios de alvenaria na sequência de sismos tem demonstrado que o comportamento de edifícios isolados vs. edifícios agregados é significativamente diferente, incluindo efeitos de impacto entre edifícios, a concentração de danos em edifícios com pisos desalinhados e a ocorrência de mecanismos locais (Fig. 4). Entende-se que a avaliação do desempenho sísmico de um edifício deve ter em conta as condições de fronteira existentes. A norma não faz qualquer recomendação para a avaliação de edifícios inseridos em agregados. Figura 4 – Exemplo de danos por impacto entre edifícios de alvenaria em Christchurch, Nova Zelândia, após o sismo de Fevereiro de 2011 [15]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas A norma recomenda algumas técnicas de reparação e reforço para as paredes de alvenaria, nomeadamente a reparação de fendas, injeção com calda de cimento, encamisamento por betão armado, perfis em aço ou redes de polímero. À luz do conhecimento atual entende-se a importância de utilizar soluções mais compatíveis com as paredes de alvenaria, nomeadamente do ponto de vista químico (dar preferência a argamassas inorgânicas) e de deformação (dar preferência a malhas metálicas ou poliméricas com fibras de vidro ou basalto). Neste ponto a norma não faz qualquer recomendação quanto a regras de dimensionamento das soluções de reforço ou valores de referência para as propriedades mecânicas médias das alvenarias reforçadas. Apesar desta recente mudança de paradigma, com a aprovação dos Eurocódigos Estruturais em Portugal, há um conjunto de questões em aberto que condicionam a aplicação da EC8-3 [1] a edifícios de alvenaria, nomeadamente: a. Falta de informação sobre as propriedades mecânicas e a capacidade de deformação das paredes de alvenaria não reforçadas e reforçadas. b. Falta de um método de análise para a avaliação da resposta local. c. Falta de recomendações para a análise sísmica de edifícios agregados. 3 SOLUÇÕES E LINHAS DE INVESTIGAÇÃO a. Falta de informação sobre as propriedades mecânicas e a capacidade de deformação das paredes de alvenaria não reforçadas e reforçadas. Existe trabalho de investigação desenvolvido a nível nacional para a caracterização do comportamento de paredes de alvenaria não reforçada e reforçada, incluindo, por exemplo, ensaios com macacos planos para a caracterização in-situ das propriedades mecânicas das paredes de alvenaria (Fig. 5) e ensaios em laboratório em paredes construídas para representar paredes de alvenaria existentes não reforçadas (Fig. 6) e reforçadas (Fig. 7). No entanto, é evidente a importância de investir em campanhas de ensaios experimentais in-situ e em laboratório de forma a aumentar o conhecimento sobre as várias tipologias de alvenaria existentes em Portugal. Simultaneamente, é importante organizar a informação existente de uma forma concertada a fim de propor valores de expectáveis para as propriedades mecânicas e capacidade de deformação das paredes de alvenaria não reforçadas e reforçadas do território nacional. Idealmente estes valores de referência seriam integrados na próxima revisão do Anexo Nacional do EC8-3. Figura 5 – Ensaios com macacos planos duplos em paredes de alvenaria [16, 17]. 209 210 a) b) Figura 6 – Ensaios estáticos cíclicos em: a) parede de alvenaria de pedra irregular [18] e b) parede de frontal com estrutura de alvenaria e madeira característicos dos edifícios da Baixa Pombalina em Lisboa [19]. a) b) Figura 7 – Exemplos de a) ensaio de compressão em parede de alvenaria reforçada com malha de fibra de vidro [20] e b) ensaio estático cíclico em parede de alvenaria não reforçada e reforçada por injeção e malha de fibra de carbono [21]. b. Falta de um método de análise para a avaliação da resposta local. A análise do comportamento sísmico de um edifício de alvenaria deve ter em conta a avaliação da resposta global e local através do desenvolvimento de análises não lineares e negligenciando simplificadamente a sua interação, uma vez que os mecanismos fora do plano geralmente envolvem partes locais da estrutura. Existem vários métodos de análise disponíveis para a avaliação da resposta local baseados em métodos de forças, deslocamentos ou energia. Em [22-24] apresenta-se uma visão geral sobre os vários métodos. O regulamento italiano [9] sugere a aplicação de análises de equilíbrio limite. O método de análise baseia-se na aplicação do Princípio dos Trabalhos Virtuais a mecanismos selecionados e na avaliação da capacidade sísmica em termos de resistência (análise cinemática linear) ou deslocamento infinitesimal (análise cinemática não linear). A seleção dos mecanismos de colapso tem em conta as características geométricas do edifício, detalhes construtivos, restrições ao colapso para fora do plano das paredes e interações com outros elementos da construção ou dos edifícios adjacentes. A Fig. 8 exemplifica a avaliação sísmica de um edifício de alvenaria com 3 pisos, desenvolvida com o programa 3Muri [25]. A resposta global foi avaliada através de análises estáticas não lineares de acordo com o método do pórtico equivalente. Neste tipo de modelação, cada parede de alvenaria com aberturas é discretizada num conjunto de painéis – nembos e lintéis – nos quais a resposta não linear é concentrada, e ligados por uma área rígida (nós) onde não ocorre dano (Fig. 8 a). A resposta local foi avaliada CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas através de análises cinemáticas não lineares por macro-blocos. Neste caso, a não linearidade da resposta concentra-se nas interfaces entre os diferentes blocos envolvidos na formação do mecanismo de colapso (Fig. 8 d). Figura 8 – Análise sísmica de um edifício de alvenaria: resposta global com a) modelo global com discretização dos elementos, b) curva de capacidade e c) distribuição de danos para o deslocamento último, e d) resposta local com a identificação de 3 possíveis mecanismos de colapso para fora do plano das paredes de alvenaria no último piso do edifício. c. Falta de recomendações para a análise sísmica de edifícios agregados. Vários estudos têm sido desenvolvidos para a avaliação do comportamento sísmico de edifícios de alvenaria inseridos em agregados, utilizando modelos numéricos com diferentes graus de complexidade [26-33]. Apesar de alguns regulamentos reconhecerem esta questão [9], faltam ainda recomendações práticas para a considerar o efeito dos edifícios adjacentes nos procedimentos usais de avaliação do comportamento sísmico de edifícios de alvenaria. É por isso necessário desenvolver mais estudos experimentais e numéricos. A consideração das condições de fronteira em planta e em altura dos edifícios agregados é essencial para a correta avaliação do seu desempenho sísmico. 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS Vários sismos em todo o mundo têm comprovado a vulnerabilidade dos edifícios com estrutura de alvenaria não reforçada. O resultado da avaliação e reforço sísmico de um edifício existente é fortemente influenciado pelo nível de conhecimento sobre o edifício, propriedades mecânicas dos materiais, métodos de análise e soluções de reforço. O artigo apresenta algumas das questões em aberto relacionadas com a avaliação sísmica de edifícios de alvenaria. O primeiro e principal problema prende-se com a falta de informação sobre as propriedades mecânicas e a capacidade de deformação das paredes de alvenaria não reforçadas e reforçadas. O segundo problema consiste na falta de recomendações para a análise sísmica de edifícios inseridos em agregados, uma vez que os métodos existentes foram desenvolvidos e calibrados para edifícios isolados. A resolução de ambos os problemas passa por um maior investimento em estudos experimentais e numéricos para resolver as presentes limitações existentes na aplicação do EC8-3 à avaliação e reforço sísmico de edifícios de alvenaria não reforçada. 211 212 REFERÊNCIAS [1] NP EN 1998-3:2017 – Eurocódigo 8 – Projeto de estruturas para resistência aos sismos. Parte 3: Avaliação e reabilitação de edifícios. Instituto Português da Qualidade. [2] Lagomarsino, S., Marino, S., Cattari, S. 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DOI: 10.1007/s10518-019-00618-z. 213 214 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Elementos singulares apoiados em fachadas de edifícios tradicionais: comportamento sísmico em zonas de baixa sismicidade e análise da sua vulnerabilidade André Lopes Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] Alexandre Costa NCREP, Lda. / ISEP, Porto, Portugal, [email protected] João Miranda Guedes Faculade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] João Sampaio Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] Vitor Silva Departamento Engenharia Civil, Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal, [email protected] RESUMO Nos últimos anos tem-se verificado a ocorrência de danos graves em elementos não estruturais (ENE) sujeitos a ações sísmicas, nomeadamente o colapso de alguns destes elementos com a indução de dano em estruturas adjacentes, ou até mesmo na via pública. Estas ocorrências podem gerar prejuízos económicos significativos e causar feridos e vítimas mortais, que poderiam ser facilmente evitados se esses ENE apresentassem uma maior estabilidade quando sujeitos a este tipo de eventos. Face a isto, efetuou-se uma análise de vulnerabilidade sísmica de ENE do tipo bloco rígido, nomeadamente elementos apoiados no topo das fachadas, como: platibandas, chaminés, esculturas... Foram realizadas análises dinâmicas considerando os blocos poisados no solo e no topo das fachadas de edifícios de alvenaria da cidade do Porto, para perceber a influência das características destes edifícios na resposta dos elementos. Nesta análise foram consideradas as dimensões de ENE existentes numa base de dados do gabinete de projeto NCREP, Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, Lda., e que permitiu selecionar 4 famílias tipológicas de blocos como representativas da maioria dos elementos encontrados. Os resultados destas análises permitiram construir curvas de fragilidade que mostraram que o comportamento dos blocos depende da sua esbelteza e das características dos edifícios onde se inserem. Complementarmente, este estudo mostrou que a metodologia do FEMA P-58 para obtenção de curvas de fragilidade para este tipo de elementos resulta numa análise mais conservativa, quando comparada com as curvas obtidas a partir dos resultados das análises dinâmicas. PALAVRAS-CHAVE: Elementos Não Estruturais; Bloco Rígido; Comportamento Sísmico; Fragilidade 215 216 1 INTRODUÇÃO Nos últimos anos, o estudo do comportamento dos edifícios sujeitos a ações sísmicas tem-se revelado determinante no que diz respeito à mitigação de danos materiais e económicos, multiplicando-se os casos em que os edifícios apresentam danos ligeiros e/ou pouco significativos. Contrastando com este facto, tem-se verificado a ocorrência de danos graves em Elementos Não Estruturais (ENE), observando-se o colapso de alguns destes elementos com a indução de dano em estruturas adjacentes, ou até mesmo na via pública. Estas ocorrências podem gerar prejuízos económicos significativos e causar feridos e vítimas mortais, que poderiam ser facilmente evitados se esses elementos apresentassem uma maior estabilidade face à ocorrência deste tipo de eventos. Um dos mais recentes sismos que causou inúmeros danos em elementos não estruturais ocorreu a 22 de março de 2020 na cidade de Zagreb, tendo atingido a magnitude de 5,3. Um dos edifícios históricos afetado por este sismo foi a catedral de Zagreb, onde ocorreu o colapso do pináculo da torre sul que caiu sobre a estrutura adjacente. O pináculo da torre norte, apesar de não ter colapsado à data do sismo, foi removido no mês seguinte, pois verificou-se após inspeções, que se encontrava em risco de colapso devido a danos provocados pela ação sísmica. Na Fig. 1 observa-se a remoção do pináculo da torre norte assim como a torre sul, sem o pináculo que havia colapsado. Figura 1. Remoção do pináculo da torre norte da catedral e queda de elementos decorativos existentes sobre as fachadas em Zagreb, após o sismo de março de 2020 Também no edifício do Ministério das Finanças em Zagreb colapsaram as esculturas decorativas que se encontravam no topo da fachada do edifício. Uma das esculturas caiu em cima de um carro esmagando-o, enquanto outra caiu na via pública como mostra a Fig. 1. De notar que o sismo ocorreu por volta das 6 horas da manhã, altura em que o número de pessoas na rua era reduzido; caso contrário, a queda destes elementos poderia ter causado novos feridos e/ou mortes. Já a 26 de janeiro de 2021, o Instituto Geográfico Nacional de Espanha registou num período de 30 minutos, 3 sismos com magnitude superior a 4,0 com epicentro localizado a cerca de 11 quilómetros de Málaga; 2 com magnitude de 4,2 e outro com 4,5. Nos dias seguintes sucederam-se várias réplicas, porém, de intensidade menor. Não foram registadas quaisquer mortes e os danos nos edifícios foram ligeiros. No entanto, verificou-se um ferido devido à queda de parte de uma chaminé sobre a cobertura da sua casa. Tabela 4 Valores do coeficiente sísmico global exigidos (CSE) para cada zona sísmica, tipo de terreno e número total de pisos do edifício. 217 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2 CASOS DE ESTUDO 2.1 Elementos não estruturais (ENE) 2.1.1 Estabilidade e dinâmica do bloco rígido Aos ENE foi associado um modelo de bloco rígido, como o representado na Fig. 2, com espessura 2b, altura 2h e raio orientado segundo um ângulo com a linha vertical de . Considerando que o colapso de estruturas de alvenaria ocorre pela perda de equilíbrio por rotação, sem deslizamento, é possível obter de modo expedito o coeficiente sísmico α (factor multiplicador do peso do bloco) através da imposição do equilíbrio estático das forças atuantes sobre o bloco, ou seja, do cociente entre o momento derrubador (resultante da ação da força sísmica F = α . g . m) e o momento estabilizador (resultante da ação do peso P = g . m) calculados em relação ao ponto O (charneira de rotação), como mostra a Eq. (1), e que corresponde à tangente do ângulo β. (1) Por outro lado, a rotação do bloco, sem deslizamento, quando solicitado por uma acção dinâmica é mensurada através da variável θ (Fig. 2), cuja lei de variação no tempo é determinada pela Eq. (2), e que no âmbito deste trabalho foi resolvida com recurso a um código em Python. (2) Figura 2. Bloco rígido Nas Eqs 1 e 2, m representa a massa do bloco, g a aceleração da gravidade, üg(t) e θ’’(t) as leis de variação da aceleração horizontal aplicada na base do bloco e da aceleração angular do bloco, respetivamente, e Io momento de inércia de massa do bloco em relação ao ponto O [1]. O parâmetro p representa a frequência angular de referência do bloco, ou frequência de Housner para movimento de rotação (rocking) do bloco sem deslizamento, sendo que para blocos retangulares pode ser calculado através da Eq. (3) [2]. (3) 218 A partir do valor de p é possível obter a frequência de rocking do bloco, fr = p / (2π), ou o período efetivo do bloco Tr = 1/ fr (effective rocking period na literatura inglesa). Neste estudo considerou-se apenas o movimento de rotação do bloco, sem deslizamento. Posto isto, o bloco inicia o movimento de rotação em torno de O (ou O’, dependendo do sentido de rotação), podendo ocorrer duas situações: o bloco é imediatamente derrubado ou, caso isso não aconteça, o bloco irá inverter o sentido da rotação, voltando à posição inicial, e irá rodar em torno de O’ até inverter novamente o movimento, e assim sucessivamente. Considerando o último caso, o impacto entre o bloco e a base ocorre com dissipação de energia [3], sendo a redução da energia cinética durante o impacto mensurada através do coeficiente , calculado de acordo com a Eq. (4), que impõe que a velocidade angular após o impacto seja vezes a velocidade angular antes do impacto. (4) 2.1.2 Famílias de blocos Como ponto de partida para a seleção das características geométricas dos ENE a estudar, foi utilizada a base de dados do gabinete de projeto NCREP, Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, Lda, que contém informação resultante do levantamento das características de 90 edifícios, dos quais 34 (38%) contêm 43 ENE que foram utilizados para caracterizar as famílias de blocos que foram adoptadas neste estudo. Na impossibilidade de analisar individualmente o comportamento de todos os ENE, foi efetuada uma análise estatística a diferentes parâmetros dos blocos, tais como: a esbelteza λ = h/b, o coeficiente sísmico α, o raio R e o parâmetro de frequência do bloco p. Desta análise destacou-se o parâmetro p por apresentar uma distribuição estatística mais próxima de uma distribuição normal. Foi ainda efetuada uma análise cruzada entre os parâmetros p e α de modo a poder distinguir blocos de iguais dimensões, mas orientados de forma diferente. Este estudo mostra que 65% dos elementos da amostra se encaixam em 4 grandes famílias de blocos, como mostra a Fig. 3. Nas análises realizadas, cada família de blocos é representada por um bloco único com as características médias encontradas para cada família de blocos: • Família 1 α: = 0,165; p = 3,15 rad/s; 2b = 0,24 m; 2h = 1,46 m; • Família 2: α = 0,165; p = 3,85 rad/s; 2b = 0,16 m; 2h = 0,98 m; • Família 3: α = 0,295; p = 3,85 rad/s; 2b = 0,28 m; 2h = 0,95 m; • Família 4: α = 0,295; p = 4,55 rad/s; 2b = 0,20 m; 2h = 0,68 m. Figura 3. Nº de elementos em função do Parâmetro de frequência (p) e Coeficiente sísmico (α) [4] CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.2 Edifícios A partir da base de dados já referida, foram selecionados 3 edifícios (A, B e C), enquadrados na tipologia construtiva da denominada casa Burguesa do Porto (estrutura em alvenaria e madeira), como casos de estudo para a análise do comportamento dos ENE posicionados no topo de edifícios. Os modelos numéricos destes edifícios, situados no centro histórico do Porto, foram realizados no programa Tremuri, no âmbito de um trabalho efetuado anteriormente no NCREP [5]. A Tabela 1 apresenta as dimensões em planta e altura dos 3 edifícios. Tabela 1. Dimensões em planta e altura dos edifícios 4 ANÁLISE DINÂMICA Foram efetuadas análises dinâmicas considerando os blocos poisados no solo e no topo das fachadas dos edifícios. Os blocos foram submetidos a 53 sismos reais, tendo sido utilizadas as duas componentes horizontais de cada sismo, totalizando assim 106 acelerogramas com durações compreendidas entre 4,26s e 46,62s e picos de aceleração entre 0,08g e 1,46g. Quando poisado no solo, o bloco recebe diretamente as acelerações sísmicas registadas à superfície e a sua resposta depende apenas das suas características geométricas, que se reflectem nas frequências de referência, Tabela 2. Tabela 2. Frequência efetiva dos blocos Em contrapartida, quando poisados no topo das fachadas dos edifícios, os blocos irão receber uma ação diferente, resultante da alteração que a ação sísmica sofre ao propagar-se pelo edifício até chegar ao ponto onde se encontra o bloco e que depende das características dinâmicas dos edifícios. Assim, as acelerações no topo das fachadas dos edifícios, resultantes da acção dos sismos aplicados na base, foram obtidas através do programa Tremuri, e considerando o comportamento dos edifícios como linear elástico. Desta análise foi também possível obter os períodos e frequências de vibração dos edifícios, relativos ao primeiro modo de vibração com movimento da fachada para fora do plano e que se apresentam na Tabela 3. De modo a perceber qual o estado de dano que cada um dos blocos atingiu quando submetido a cada uma das ações sísmicas, foram definidos 3 estados limite. O primeiro (LS1 – Limit State 1) é atingido quando a rotação do bloco é superior a 0,01α, representando assim o início da rotação de corpo rígido. O segundo (LS2 – Limit State 2) caracteriza a situação de quase colapso do bloco e corresponde a uma rotação superior a 0,40α. O último estado limite (LS3 – Limit State 3) corresponde ao colapso do bloco que ocorre quando a rotação é superior a α. Realizadas as análises dinâmicas obteve-se o número de ocorrências para cada estado limite e família de blocos apresentado na Fig. 4. Tabela 3. Frequências de vibração dos edifícios para o primeiro modo de vibração com movimento na direção ortogonal às fachadas 219 220 Figura 4. Número de ocorrências para cada LS e cada família de blocos, considerando os blocos poisados no solo e no topo das fachadas dos edifícios A, B e C [4] Os resultados da Fig. 4 mostram que, em geral, existe uma redução do número de ocorrências de colapsos com os blocos poisados no topo das fachadas dos edifícios em relação à situação em que os blocos se encontram poisados no solo, principalmente nos edifícios B e C. Este resultado indicia que a alteração da aceleração sísmica causada pelos edifícios é benéfica para o comportamento dos blocos. Verifica-se também que a maioria das ocorrências para os estados limite LS3 e LS2 ocorreram nas famílias 1 e 2, tanto quando colocados no solo como no topo das fachadas dos edifícios. Em contrapartida, verificou-se que, em média, cerca de 70% das ocorrências sem dano (s/d) se encontram nas famílias 3 e 4, revelando uma maior vulnerabilidade dos blocos de maior esbelteza. No entanto, quando comparados blocos de igual esbelteza o bloco mais vulnerável corresponde ao de menor altura, ou seja, o bloco da família 2 é mais vulnerável do que o da 1 assim como o bloco da família 4 é mais vulnerável do que o da 3. 4 FRAGILIDADE A vulnerabilidade dos blocos foi representada através de curvas de fragilidade, que foram realizadas efetuando uma análise denominada de Cloud Analysis, que se baseia na obtenção da regressão linear entre a resposta estrutural (EDP – Engineering Demand Parameter) e a medida de intensidade (IM), ambas representadas no espaço logarítmico [6]. Foram analisadas várias IM tais como: valor de pico da aceleração e da velocidade (PGA e PGV, respetivamente), valor do espectro de potência de aceleração e velocidade para o período Tr do bloco, valor do espetro de resposta de velocidade (PSV) para Tr (Tabela 2) (considerando o bloco poisado no solo), PSV para o valor do período do edifício T (Tabela 3) (considerando o bloco poisado no topo das fachadas dos edifícios), valor médio do espectro de resposta de aceleração entre os períodos 0,75Tr e 1,50Tr (avgSa) e FASI [7], uma IM nova que se revelou eficiente na avaliação da vulnerabilidade sísmica de ENE e que se obtém segundo a Eq. (5), ou seja, da área do espectro de resposta de aceleração para um fator de amortecimento ξ =5%, entre 0 e Tr. (5) Após efetuar as regressões lineares e obter o quadrado do coeficiente de correlação R², verificou-se que as medidas PGV, avgSa e FASI foram as que obtiveram melhores resultados e por isso foram estas as IM utilizadas. 4.1 Comparação dos resultados com o bloco no solo e no topo das fachadas Efetuada a regressão linear e obtidos os valores da mediana e do desvio padrão logarítmico referentes a cada curva, foram geradas as curvas de fragilidade, através de um código desenvolvido em Python, CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas considerando o bloco poisado no solo e no topo da fachada dos edifícios. A Fig. 5 mostra os resultados considerando o bloco poisado no solo (linha a cheio) e no topo do edifício A (linha a tracejado), onde as curvas a preto, cinza escuro e cinza claro representam os estados limite LS3, LS2 e LS1, respetivamente. É visível a maior vulnerabilidade do bloco da família 1 quando poisado no solo para LS2 e LS3, sendo que para LS1 acontece o contrário. Os resultados apresentados na Fig. 5 são representativos do que acontece nas restantes famílias de blocos, com a exceção do bloco da família 4 cuja vulnerabilidade para LS2 e LS3 é maior quando poisado no topo da fachada do edifício A. As curvas obtidas para as IM PGV e FASI apresentam resultados semelhantes aos da Fig. 5. Figura 5. Curvas de fragilidade para o bloco 1 poisado no solo (a cheio) e no topo da fachada do edifício A (a tracejado); IM = avgSa [g]; LS3 – preto, LS2 – cinza escuro, LS1 – cinza claro [4] 4.2 Comparação dos resultados com o bloco no topo das fachadas dos edifícios Foram também comparadas as curvas obtidas considerando o bloco poisado no topo das fachadas dos edifícios A (preto), B (cinza escuro) e C (cinza claro), apresentadas na Fig. 6. As curvas a ponteado, a tracejado e a cheio correspondem aos estados limite LS1, LS2 e LS3, respetivamente. Estas curvas mostram que para estados limite mais severos (a cheio e a tracejado) a vulnerabilidade do bloco é maior quando posicionado no topo do edifício A. Quanto a LS1 (a ponteado), a vulnerabilidade do bloco é superior quando posicionado no topo do edifício C. Figura 6. Curvas de fragilidade para o bloco 1 no topo das fachadas dos edifícios A (preto), B (cinza escuro) e C (cinza claro); LS3 – cheio, LS2 – tracejado, LS1 – ponteado [4] As curvas referentes às restantes famílias de blocos assim como às restantes IM apresentam resultados análogos aos dispostos na Fig. 6. 221 222 4.3 Curvas de fragilidade obtidas a partir do FEMA P-58 Por fim, foram obtidas as curvas de fragilidade seguindo as recomendações do documento FEMA P-58 [8], que propõe uma metodologia simples e rápida para gerar curvas de fragilidade para o estado limite LS3 para elementos não estruturais não ancorados, utilizando como medida de intensidade a velocidade máxima do piso (VPT). As curvas foram obtidas para as 4 famílias de blocos, sendo que os blocos das famílias 1 e 2 revelaram maior vulnerabilidade do que os das famílias 3 e 4, sendo que o bloco 2 é mais vulnerável do que o 1 e o bloco 4 é mais vulnerável do que o 3, tal como se tinha verificado anteriormente. Na Fig. 7 comparam-se as curvas de fragilidade para o bloco da família 1 poisado no solo determinadas através das análises dinâmicas (linha a cheio), com a curva obtida através do FEMA P-58 (linha a tracejado). Figura 7. Curvas de fragilidade para o bloco da família 1 calculadas através do FEMA P-58 (a tracejado) e da análise numérica (a cheio); LS3 – preto, LS2 – cinza escuro, LS1 – cinza claro [4] Analisando a Fig. 7, constata-se que o valor médio da curva do FEMA P-58 (tracejado) quase coincide com o da curva referente ao LS2 (cinza escuro) - as duas curvas diferem apenas quanto à sua dispersão (maior no caso do FEMA P-58) - que por isso apresenta resultados mais conservativos quando comparados com as curvas obtidas a partir dos resultados das análises dinâmicas. Para os blocos das restantes famílias as conclusões foram idênticas. CONCLUSÕES Este estudo permitiu concluir que os blocos mais esbeltos correspondem aos mais vulneráveis, sendo que, para blocos com a mesma esbelteza, o mais vulnerável corresponde ao de menor altura. Mostrou que a resposta dos elementos varia conforme as características dos edifícios em que se inserem e que os blocos podem apresentar um melhor comportamento quando colocados no topo dos edifícios do que quando poisados no solo. Em particular, as curvas de fragilidade mostram que os blocos iniciam o movimento de rocking (LS1) com maior facilidade quando poisados no topo das fachadas dos edifícios contrastando com as curvas referentes aos estados limite mais severos, onde a vulnerabilidade do bloco é superior quando os blocos estão poisados no solo (excetuando o bloco da família 4 quando poisado no topo do edifício A). Comparando a resposta dos blocos nos 3 edifícios, verificou-se que a vulnerabilidade dos blocos é superior quando colocados no topo da fachada do edifício A, o mais alto e o mais flexível dos 3 edifícios estudados. Mostrou também que as medidas de intensidade PGV, avgSa e FASI são as que apresentam menor dispersão na previsão da resposta deste tipo de elementos, nomeadamente na construção das curvas de fragilidade para ações sísmicas, não existindo diferenças significativas nos resultados obtidos entre estas medidas. Por fim, permitiu concluir que a aplicação da metodologia proposta no FEMA P-58 apresenta resultados mais conservativos, quando comparados com as análises efetuadas a partir dos resultados das análises dinâmicas. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] Dimitrakopoulos, E., DeJong, M. (2012). Revisiting the rocking block: closed-form solutions and similarity laws. Proc. R. Soc. A (2012) 468, 2294–2318 https://doi.org/10.1098/rspa.2012.0026 [2] Makris, N., Roussos, Y. (1998). Rocking response and overturning of equipment under horizontal pulsetype motions. 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Evaluation of FEMA P-58 overturning fragility curves for freestanding building components. Advances in Engineering Materials, Structures and Systems: Innovations, Mechanics and Applications – Zingoni (Ed.) © 2019 Taylor & Francis Group, London, ISBN 978-1-138-38696-9 [8] FEMA P-58-2 / September 2012. Seismic Performance Assessment of Buildings Volume 2 – Implementation Guide 223 224 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Desenvolvimento de curvas de fragilidade à acção sísmica para construções tradicionais de Liège, Bélgica Alexandre A. Costa NCREP – Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, Lda. / ISEP, Porto, Portugal, [email protected] Jérôme Pirmez Louvain School of Engineering, UCLouvain, Louvain-la-Neuve, Belgium, [email protected] João Pacheco de Almeida Institute of Mechanics, Materials and Civil Engineering, UCLouvain, Louvain-la-Neuve, Belgium, [email protected] RESUMO A análise do risco sísmico à escala urbana é actualmente realizada com base na análise de zonas homogéneas, onde se identificam tipologias construtivas comuns numa determinada área de uma cidade, muitas vezes associadas com a evolução orgânica da malha urbana. Posteriormente, são desenvolvidas ou utilizadas curvas de fragilidade já existentes para cada tipologia dos edifícios identificados, sendo importante que procurem reproduzir o comportamento sísmico das construções o mais próximo da realidade. Nesse sentido, a utilização de curvas adaptadas à realidade do construído é fundamental para uma estimativa realista do risco sísmico à escala urbana. Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de curvas de fragilidade para construções tradicionais de 3 e 4 pisos presentes na cidade de Liège, Bélgica, construções estas em alvenaria de tijolo não reforçado anteriores a 1940 e representativas de mais de 25% do parque habitacional. É apresentada a metodologia utilizada recorrendo ao programa Tremuri, tendo-se em consideração as incertezas associadas ao material e sua influência no comportamento global de dois edifícios padrão. Por último, apresenta-se os resultados obtidos relativos às curvas de fragilidade, bem como resultados da análise de risco sísmico da cidade de Liège incluindo esta tipologia construtiva. Liège pode ser considerada como inserida numa zona de baixa a moderada sismicidade (PGA 0.10g) de acordo com o zonamento sísmico nacional actual. Por outro lado, é a 4ª cidade com mais população da Bélgica (200 mil habitantes), evidenciando uma exposição relevante face à acção sísmica combinada com uma acção sísmica baixa mas não negligenciável, comprovada pelos danos provocados pelo sismo de Liège de 1983 (75 milhões euros, Camelbeeck et al., 2013). PALAVRAS-CHAVE: Alvenaria; Fragilidade; Sísmica; Liege; Pushover 225 226 1 INTRODUÇÃO A Bélgica apresenta uma perigosidade sísmica não negligenciável, nomeadamente a região da Valónia. A sismicidade histórica encontra-se sumarizada no mapa da Figura 1(a), permitindo identificar as duas regiões mais expostas à acção sísmica. A Oeste encontra-se a província de Hainaut, incluindo cidades como Charleroi e Mons. Foi a noroeste desta região que teve lugar o epicentro do sismo de Oudenaerde em 1938 (ML 5.6), que mais danos causou até à data. Os registos incluem 17’550 chaminés colapsadas, 3 mortos e várias dezenas de feridos. Atingiu intensidades de VII em diversas regiões do país (EMS-98). A região com maior distribuição geográfica de registos sísmicos encontra-se, porém, a Este. Inclui as províncias de Liège e de Limbourg, onde existe uma importante densidade populacional. Em particular, a cidade de Liège, analisada no presente trabalho, detém um registo histórico regular de ocorrência de sismos. Nos últimos 50 anos, são de registar o sismo de 1965 e, com consequências mais gravosas, o de 1983 (Mw=4.7): 16’000 edifícios danificados e mil habitantes realojados, ver Figura 1(b). Adicionalmente, Pirmez [4] verificou que o número de edifícios de alvenaria anteriores a 1940, partilhando duas paredes com as construções adjacentes, e com 2 ou 3 pisos (+sótão), corresponde a 25.5% (19472 construções) do número total de edifícios residenciais. Tal conclusão indica a importância de analisar esta tipologia construtiva em maior detalhe. A Tabela 1. apresenta o resumo das tipologias existentes de edifícios de alvenaria em Liège. As casas que se enquadram nas tipologias mais representativas têm 2 a 3 pisos (+ sotão), foram construídas antes de 1940 e não foram entretanto modificadas. As casas modestas, burguesas, e mansões encaixam-se neste perfil. Apesar das casas históricas também poderem apresentar elevado risco sísmico, estas têm uma representatividade reduzida e não foram consideradas neste estudo. Figura 1. (a) Sismicidade histórica na Bélgica; (b) Danos registados em Liège após o sismo de 1983; (c) Danos registados após o sismo de Roermond, em 1992 [2] 2 DESCRIÇÃO DA TIPOLOGIA CONSTRUTIVA Vinel e Tenret [1] realizaram recentemente um extenso trabalho de investigação relativo à exposição sísmica da cidade de Liège, mostrando que 95% dos edifícios habitacionais são construídos de alvenaria resistente, como ilustrado na Figura 2. Pirmez [4] consultou de seguida diversos engenheiros de estruturas e arquitetos locais, bem como documentação diversa nomedamente no domínio da História da Arquitectura de Liège. Concluiu que as primeiras construções em betão armado só aparecem depois da 2ª Guerra Mundial, podendo-se assim assumir que os edifícios construídos até 1940 são na sua esmagadora maioria construções em alvenaria não reforçada. Assim, e tendo em conta a o histograma da Figura 3, conclui-se que pelo menos 24286 edifícios são de alvenaria não reforçada, o que corresponde a 21.9% do total ou 31.9% dos edifícios residenciais. 227 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 6201 1802 'S 20 10 'S 816 00 'S 20 90 'S 19 80 'S 19 70 'S 19 60 19 50 'S 1086 1395 'S 19 40 'S 19 30 0 19 19 18 -1 93 18 19 9 89 00 19 1853 4043 4240 5711 1883 -1 75 18 50 -1 87 4 854 50 18 18 RE FO BE 6943 7555 9254 Figura 2. Tipologias de edifícios habitacionais em Liège (MUR: alvenaria não reforçada; CR-FINF: porticados em betão armado com alvenaria de enchimento; CR-WAL: betão armado com paredes monolíticas) (Vinel e Tenret [1]). Figura 3 – Número de edifícios residenciais em Liège por data de construção, considerando apenas aqueles que não tiveram obras de modificação [4]. Adicionalmente, Pirmez [4] verificou que o número de edifícios de alvenaria anteriores a 1940, partilhando duas paredes com as construções adjacentes, e com 2 ou 3 pisos (+sótão), corresponde a 25.5% (19472 construções) do número total de edifícios residenciais. Tal conclusão indica a importância de analisar esta tipologia construtiva em maior detalhe. A Tabela 1. apresenta o resumo das tipologias existentes de edifícios de alvenaria em Liège. As casas que se enquadram nas tipologias mais representativas têm 2 a 3 pisos (+ sotão), foram construídas antes de 1940 e não foram entretanto modificadas. As casas modestas, burguesas, e mansões encaixam-se neste perfil. Apesar das casas históricas também poderem apresentar elevado risco sísmico, estas têm uma representatividade reduzida e não foram consideradas neste estudo. 228 Tabela 1.– Tipologias de edifícios de alvenaria em Liège (compilado e adaptado de [5], [6] e [7]). CASOS DE ESTUDO Critérios para selecção e apresentação A definição dos casos de estudo a utilizar para desenvolvimento das curvas de fragilidade da tipologia construtiva habitacional mais comum foi feita com base na selecção de edifícios de 2 a 3 pisos (+ sotão) e 2 paredes meeiras, sendo representativos das tipologias de casa modesta, burguesa e mansão. Foram seleccionados 2 edifícios onde existia toda a documentação, nomeadamente peças desenhadas de arquitectura (plantas, alçados e cortes), documentação fotográfica e informação da evolução dos edifícios ao longo dos tempos (incluindo registo da data de construção). 3.1.1 Casa A (Rue Comhaire) É uma casa de 2 pisos acima do solo (cave, R/C + 1 piso + sotão) e que representa a casa burguesa descrita anteriormente, ver casa danificada na Figura 1(b). Foi construída entre 1875 e 1899 na Rue 229 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Comhaire do distrito de Laveu. Apresenta uma planta trapezoidal com dimensões de 6,02m de largura, 8,38m de comprimento máximo e 7,72 comprimento mínimo, com 48,5m2 de área de implantação. As paredes são de alvenaria de tijolo maciço, contendo tijolos de diferentes cores na fachada principal. Os pavimentos são constituídos por vigas de madeira com soalho de madeira, materializando um diafragma flexível. Não foi possível verificar se existe ligação entre as vigas e as paredes de alvenaria. Em relação à direcção das vigas, considerou-se perpendicular à fachada, tendo as paredes interiores de compartimentação de tijolo também funções de suporte (parede interior principal com 25cm de espessura). Constatou-se que não existe um critério definido para a orientação das vigas de pavimento nas consultas realizadas a várias fontes locais (arquitectos, engenheiros, e construtores). 3.1.2 Casa B (Rue de l’Aumonier) É uma casa de 3 pisos acima do solo (cave + R/C + 2 pisos + sotão) que representa a casa mansão descrita anteriormente, estando apresentada na Figura 4. Foi construída no final do séc. XIX e localiza-se na rua l’Aumonier, no distrito de Saint-Laurent. Apresenta uma planta rectangular com dimensões de 6,29m de largura por 9,63m de comprimento, com uma área de 60,6m2 de área de implantação. No piso 0 e 1 apresenta uma pequena extensão na parte tardoz, não considerada no modelo por não ser representativo desta tipologia. As paredes são feitas de alvenaria de tijolo na sua maioria, contendo alguns elementos de pedra na fachada principal. Em relação aos pavimentos ligações viga-parede, e orientação das vigas de piso, as considerações feitas para a casa A também são válidas para este caso. a) b) Figura 4. Casa B (casa burguesa): a) imagem da rua (fonte: Google maps); b) planta tipo (piso 2). a) b) Figura 5. Modelo das fachadas frontal e tardoz através de pórticos equivalentes em Tremuri: a) casa A; b) casa B. 230 A selecção deste tipo de modelação permitiu manter tempos de computação aceitáveis na realização de análises não-lineares. Optou-se ainda por análises estáticas não-lineares (pushover) devido ao tempo de cálculo reduzido e à inexistência de catálogos de acções sísmicas para a cidade de Liège à data da realização do trabalho. Contudo, é um trabalho em curso e que possibilitará realizar análises não-lineares dinâmicas num futuro próximo, para validar e complementar as conclusões obtidas neste trabalho. 3.3 Definição de objectivos e características do modelo Sendo o objectivo principal do trabalho a obtenção de curvas de fragilidade para este tipo de edifícios, optou-se por trabalhar na variabilidade associada às características mecânicas das alvenarias, deixando para uma futura fase a análise na variabilidade geométrica das construções. Na ausência de resultados de ensaios experimentais em paredes, foram recolhidas amostras de um edifício em demolição em Liège. Das amostras recolhidas, observou-se que a maioria dos tijolos têm dimensões 23x11x6cm3 (respectivamente, comprimento, largura e altura). Foi analisada a constituição da alvenaria nessas amostras, tendo-se extraído 5 amostras de tijolo para ensaiar à compressão (fb,mean=17,67MPa, σ=4,49MPa). Os valores obtidos enquadram-se dentro de valores obtidos na literatura (p. ex., [10], [11], [12]). Assumindo uma distribuição do tipo normal, foi adoptado o valor médio afectado de 1 desvio padrão para definição das propriedades do tijolo (intervalo entre 13,18MPa e 22,16MPa). Relativamente às argamassas utilizadas, existe uma grande variação: argamassas maioritariamente com cal, argamassas onde já era utilizado cimento, ou argamassas bastardas. Considerou-se um valor mínimo de 2,5MPa e máximo de 5MPa para os valores de resistência à compressão (fm). Com base nas características definindas para os tijolos e argamassa, definiram-se as restantes características mecânicas da alvenaria, partindo da definição da resistência à compressão da alvenaria (fk) segundo o EC6, Eq. (1) (K=0,55; α=0,7; ß=0,3) a) A definição da resistência à compressão da alvenaria serviu de base para a definição dos parâmetros de rigidez (E, G), sendo a definição dos parâmetros relativos ao comportamento ao corte definidos com base na bibliografia. A Tabela 2 resume a gama de valores usados nas análises numéricas. Tabela 2. Características mecânicas consideradas e número de valores (N) utilizados nas análises. 231 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Foram definidos 50 valores para a resistência à compressão (fk) e 4 valores para o coeficiente de atrito (µ) considerando um intervalo igual entre os N valores para a gama definida, originando um total de 200 análises por direcção, totalizando 400 análises por edifício (200 na direcção +X e 200 para -X). As análises foram realizadas apenas na direcção paralela à fachada por ser a direcção mais vulnerável. 4 ANÁLISE DE RESULTADOS E RISCO SÍSMICO 4.1 Estados limite considerados e curvas de fragilidade Como referido, foram realizadas análises pushover para as diferentes combinações de características mecânicas para cada edifício. Com base nas curvas pushover, geraram-se curvas bilineares de acordo com o procedimento apresentado no EC8, obtendo-se de seguida o ponto de desempenho para uma dada acção com determinado PGA. O deslocamento alvo foi comparado com 4 estados-limite definidos, obtendo-se assim indicação da fragilidade do edifício. Este procedimento foi repetido para acções sísmicas com valores crescentes de PGA (abrangendo todos os estados-limite), obtendo-se a matriz de fragilidade. As curvas de fragilidade finais decorreram do ajuste de uma distribuição lognormal aos resultados obtidos. Foram definidos 4 estados-limite: i) DS1 (limitação de danos): primeira fenda, identificado como dano ligeiro no 1º macro elemento; DS2 (danos ligeiros): associado à mudança para tramo recto da curva bilinear (yielding point); DS3 (danos significativos): 75% do deslocamento último da bilinear (estado-limite de acordo com EC8); DS4 (colapso iminente): deslocamento último na bilinear (estado-limite de acordo com EC8). As curvas de fragilidade finais apresentam-se na Figura 6. a) b) Figura 6. Curvas de fragilidade em rocha para sismo tipo 2 (caso de Liège): a) edifício 2 pisos+sótão (casa burguesa); b) edifício 3 pisos+sótão (mansão). ANÁLISE DO RISCO SÍSMICO Paralelamente ao presente estudo, foi desenvolvido por [1] a análise de risco de Liège, utilizando para a tipologia de edifícios alvo deste estudo curvas de fragilidade de tipologias construtivas de outros países. As novas curvas de fragilidade serviram para actualizar tal análise de risco. A Figura 7 apresenta a comparação dos resultados obtidos com as novas curvas de fragilidade, mais realistas, para um mesmo cenário de dano específico, considerando o plano de rotura do sismo de Liège de 1983. As novas curvas de fragilidade traduzem um comportamento mais vulnerável da tipologia do parque habitacional alvo deste estudo. Os resultados indicam que, para um cenário semelhante ao sismo de Liège de 1983, 17116 edifícios habitacionais apresentarão danos, valores próximos das 16.000 casas reportadas como danificadas em 1983 [1]. Realça-se que as curvas de fragilidade apresentadas 232 não contemplam colapsos fora-do-plano ou problemas associados a elementos não estruturais (por exemplo, chaminés ou parapeitos), podendo estar a ser demasiado penalizadoras. Por outro lado, a comparação directa destes resultados está também influenciada pela definição da perigosidade sísmica de Liège e adequação das leis de atenuação. Figura 7 . Comparação da estimativa dos níveis de dano nas tipologias alvo deste estudo: vermelho, novas curvas de fragilidade; preto, curvas de fragilidade utilizadas por [1]. 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS O presente trabalho apresenta as tipologias construtivas típicas de Liège, Bélgica, bem como os sistema estruturais mais comuns. Com base na tipologia mais representativa dos edifícios habitacionais, foram desenvolvidas novas curvas de fragilidade que evidenciaram uma maior vulnerabilidade destas construções em cenário sísmico quando comparadas com resultados obtidos de trabalhos anteriores. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao aluno de doutoramento Jose Baena por toda a assistência técnica. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] Barszez, A.-M. (2007) Vulnerabilité et risques sismiques em Belgique: État des lieux et études de cas significatifs. Évaluation et prévention du risque sismique en Région Wallonne, 16-17 October 2007. 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Parte 1: calibração de modelo numérico e critérios de modelação. Sísmica 2019 – 11o Congresso Nacional de Sismologia e Engenharia Sísmica, IST, 29-30 Abril 2019. [9] Lagomarsino, S., Penna, A., Galasco, A., Cattari, S. (2013) TREMURI program: An equivalent frame model for the nonlinear seismic analysis of masonry buildings. In Engineering Structures, Vol. 56, 1787-1799. [10] Brencich, A., and Sterpi, E. (2006) Compressive Strength of Solid Clay Brick Masonry: Calibration of Experimental Tests and Theoretical Issues. Structural Analysis of Historical Constructions. New Delhi. [11] Pelà, L., Roca, P., Benedetti, A. (2015) Mechanical characterization of historical masonry by core drilling and testing of cylindrical samples. [12] NZSEE (2019) Recommendations of a NZSEE Project Technical Group. Assessment and Improvement of the Structural Performance of Buildings in Earthquakes. June. 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(2013) Le tremblement de terre de Liège du 8 novembre 1983. 233 234 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Avaliação de vulnerabilidade e projeto de consolidação do Palácio de Belém Pedro Vaz Secretaria-geral da Presidência da República, Lisboa, Portugal ([email protected]) Bárbara Massapina Vaz Faculdade de Arquitectura de Lisboa, Portugal ([email protected]) RESUMO A construção do Palácio de Belém é iniciado como casa senhorial no século XVI, sendo maioritariamente edificado no século XVII, mantendo-se as adições e alterações até ao século XX. Em 1726 D. João V adquire o palácio que permanece na casa real até 1908, data em que D. Manuel II o doa ao Estado. Em 1910 é decidido instalar em Belém a Presidência da República. Na qualidade de sede e residência oficial do Chefe de Estado, o palácio torna-se um centro político e um local de representação do Estado que recebe convidados e altos dignatários de todo o mundo. A data da sua construção indicia o uso de métodos construtivos tradicionais, pré-pombalinos. O terramoto de1755 conduziu a que as construções posteriores usassem soluções antissísmicas. Belém não foi afectada pelo terramoto mas a sua construção antecedeu estas preocupações. A pedido da Secretaria-geral, o LNEC elaborou em Maio de 2014 um relatório preliminar sobre as vulnerabilidades sísmicas do Palácio de Belém, caracterizando a situação construtiva de cada sector, diagnosticando fragilidades instaladas. Diversas medições foram efectuadas in situ e revertidos em relatório. Foram produzidos modelos numéricos para ensaio do comportamento expetável face a um abalo sísmico. Este relatório serviu de base para consulta a três Centros de Investigação Universitários para aprofundamento das causas e elaboração de propostas de reforço estrutural. Adjudicado ao LEST da Universidade do Minho, o trabalho iniciou-se por um levantamento da capacidade, modulação, estado de conservação de nós e estruturas, de modo a caracterizar cada componente e a sua participação no conjunto. A informação foi aplicada em novos modelos numéricos para novos ensaios virtuais. A obra de reforço estrutural será complementado pelos trabalhos complementares de arquitectura e das restantes especialidades, dentro dos princípios doutrinares da Conservação e Restauro. O artigo relata a perspetiva da Secretaria-geral da Presidência da República, cliente dos projectos de engenharia e autora dos projetos de arquitectura e futura coordenadora da obra. PALAVRAS-CHAVE: Avaliação de vulnerabilidade; Projeto de consolidação; Palácio de Belém 235 236 1 CONTEXTO A construção do Palácio Nacional de Belém foi iniciada como casa senhorial no século XVI, datando de 1559 a primeira gravura conhecida do paço. O corpo principal do palácio com os seus característicos cinco salões apresentados ao rio Tejo foram adicionados ao longo do século XVII, constando já do património inventariado quando em 1726 o paço é adquirido por D. João V, sucedendo-se campanhas de obras reais diversas registadas em plantas antigas. Quatro séculos de adições e subtracções de diferentes edificações e de múltiplas intervenções resultaram em espaços com qualidades estéticas e construtivas, bem como estados de conservação, muito diferenciados, materializando uma unidade feita de multiplicidade. Após o regicídio de 1908, D. Manuel II doa o Paço de Belém ao Estado, criando talvez por isso condições para que aqui fosse instalada a Secretaria-geral da Presidência da República em 1910. A manutenção desta função neste Palácio Nacional, acrescentou mais um século de novas edificações ao conjunto, tornando a designação “Palácio de Belém” como sinónima de Presidência da República, definindo o seu valor de singularidade cultural ímpar e irrepetível para a nação. Sendo a residência e gabinete oficial do Presidente da República, o palácio é há mais de um século um centro político, um local de exigência protocolar e de cerimónias de representação do Estado, recebendo altos dignatários estrangeiros de todo o mundo. Por causa da existência do Museu da Presidência da República, o perímetro do palácio recebe público diariamente, com especial incidência aos fins-de-semana, em que os salões principais estão abertos para visitas. Neste enquadramento, a estabilidade e a segurança estrutural são vitais para a preservação do bem cultural e para a segurança global de utentes e visitas. Todavia, a estrutura dos edifícios foi construída com materiais tradicionais segundo técnicas e métodos construtivos pré-pombalinos. Quando ocorre o terramoto de 1755 D. José I está na sua “quinta de Belém”, onde sai ileso. Em Lisboa lança-se uma campanha de reconstrução do centro da cidade com uma dinâmica impressionante para o Portugal do século XVIII, com soluções construtivas antisísmicas notáveis. O paço de Belém saiu praticamente incólume do sinistro, mas os seus edifícios –existentes e construídos antes destas preocupações- não beneficiaram deste conhecimento específico. 2 AVALIAÇÃO DA SEGURANÇA SÍSMICA DOS EDIFÍCIOS DO PALÁCIO DE BELÉM 2.1 A consulta ao Laboratório Nacional de Engenharia Civil Consciente da importância de garantir a segurança de pessoas e bens em caso de abalos sísmicos em todos os contextos, onde se inclui de sobremaneira os órgãos de soberania nacional, a Secretaria-geral da Presidência solicitou ao Laboratório Nacional de Engenharia Civil a elaboração de um diagnóstico das condições de estabilidade sísmica dos edifícios do Palácio de Belém, estudo concluído em 2014. Por operacionalidade imediata foi decidido dar prioridade aos edifícios mais antigos do Palácio, Anexo do século XIX (atual Casa Civil e Militar) e Residência Oficial, os mais utilizados ao nível protocolar e interligados construtivamente entre si. Figura 1. Planta dos edifícios considerados no estudo. [1] CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.2 Anomalias estruturais identificadas por inspeção visual A fase de diagnóstico envolveu uma equipa de investigadores do LNEC e alguns doutorandos em semanas de trabalho de campo. As anomalias estruturais identificadas por inspeção visual realizada durante as visitas de preparação dos ensaios decorridos entre Agosto de 2012 e Fevereiro de 2013 foram referidas no relatório e serviram de base às campanhas de caracterização modal, conduzidas com o objectivo específico de obter frequências e configurações dos modos de vibração globais dos edifícios por via experimental, vertidos nos modelos numéricos das respetivas estruturas. Figuras 2 e 3. Exemplos de inspeção visual analisada [2] As vulnerabilidades mais gravosas detectadas nesta fase foram listadas em tabelas de classificação qualitativa, marcadas por coloração mais intensa conforme a gravidade de cada fator enunciado, sendo que as mais relevantes se prenderam com a ausência de cintagem do topo das paredes do Palácio, as coberturas pesadas e muito inclinadas originando impulsos excêntricos elevados nas paredes, a existência de pilares desaprumados e eventualmente desligados nos cunhais e a irregularidade das alturas dos salões que se podem transformar em ações desequilibrantes em caso de abalo sísmico. No Anexo do Século XIX, os principais fatores de preocupação concentraram-se na falta de paredes de travamento transversal, falta de coesão entre as fachadas mais compridas e a existência de uma cave parcial em metade do edifício. Na Residência Oficial ressaltou a sua assimetria altimétrica e planimétrica, o aparente desligamento entre paredes do piso térreo e o acrescento do segundo piso, este de planta livre sem travamentos transversais, coberto por cobertura inclinada e pesada originando impulsos laterais com significado. 2.3 Configurações de vulnerabilidade Numa campanha que durou algumas semanas foram instalados recetores nos coroamentos das paredes e excitadores nas bases, de modo a recolher experimentalmente in situ os modos de vibração dos edifícios. A informação recolhida foi reproduzida em modelos numéricos calibrados que o LNEC preferiu designar por configurações de vulnerabilidade, por considerar que “[…] em termos teóricos, não é totalmente correto falar em configurações modais quando se pretende estudar o comportamento estrutural em regime dinâmico não linear em situações até ao colapso eminente.” [3] Esta modelação numérica das estruturas teve naturalmente em consideração as anomalias identificadas na inspeção visual que poderiam influenciar o desenvolvimento espacial das configurações de vulnerabilidade, procurando-se reproduzir a deformabilidade superior da estrutura nas zonas mais vulneráveis de modo a aproximá-los do comportamento real expetável. Para a Presidência, o método de recolha desta informação, não sendo destrutivo, não deixou de ter o seu impacto nos espaços interiores, deixando marcas de cola ou arrancamentos de tinta nas paredes, o que implicou estar preparado para garantir a sua reparação onde necessário. 237 238 Figuras 4 e 5. Exemplos da configuração de vulnerabilidade do Anexo do Séc. XIX e da Residência [4] Figura 6. Exemplos da configuração de vulnerabilidade do Palácio [4] O relatório final produzido concluiu pela necessidade de prosseguir o trabalho para um projecto de consolidação estrutural, ressaltando os fatores considerados mais gravosos sucintamente sintetizados nos impulsos laterias elevados, não auto-equilibrados nos coroamentos dos salões do Palácio, na excessiva flexibilidade dos pavimentos e nas insuficientes paredes de frontal no travamento das paredes longitudinais do Anexo do Século XIX e na dispersão volumétrica com irregularidades em planta e em altura, fundados a cotas desiguais, dos corpos da Residência Oficial. 3 PROJECTO DE CONSOLIDAÇÃO 3.1 A consulta a três centros universitários de investigação em engenharia No sentido de dar continuidade ao diagnóstico elaborado pelo LNEC no mesmo registo científico em que fora iniciado, foi decidido prosseguir o trabalho mediante uma consulta preliminar a três centros universitários de investigação em engenharia, sendo solicitada proposta ao LEST da Universidade do Minho, ao FUNDEC do Instituto Superior Técnico de Lisboa e ao ITeCons da Universidade de Coimbra. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tomando como certo que qualquer um dos centros oferecia à partida a mesma credibilidade e garantias de qualidade, foi escolhida a proposta economicamente mais vantajosa. Respeitando este princípio foi adjudicado o trabalho ao LEST, considerando todas as tarefas opcionais que propuseram no sentido de aprofundar a informação estrutural sobre a realidade existente, com vista a projetar as medidas mínimas necessárias mas adequadas e eficazes. 3.2 Tarefas opcionais executadas A primeira tarefa pretendia a elaboração do levantamento estrutural do edifício, em plantas e cortes estruturais dos edifícios, investigando a sua geometria e constituição dos elementos estruturais, nomeadamente no que respeita aos tipos de alvenaria existente, geometria e orientação do madeiramento dos pavimentos e estruturas de coberturas. Este trabalho compreendeu inspeção visual, percussão, ferramentas correntes de levantamento, inspeção com câmara termográfica e com georadar. Figuras 7 e 8. Câmara termográfica e georadar no gabinete de Audiências do Presidente [5] A segunda tarefa dirigiu-se especificamente para a avaliação das condições das estruturas de madeira, para poder estimar com rigor adicional a participação de cada elemento na resistência estrutural do conjunto. Para além da inspeção visual e da procura de patologias foram recolhidas amostras de certos vigamentos com formão e martelo, e efectuados ensaios de resistógrafo e Pylodin em múltiplos elementos verticais e horizontais de madeira. Figuras 9 e 10. Registógrafo e Pylodin no sótão da Casa Civil [6] A terceira tarefa procurou caracterizar as propriedades mecânicas das alvenarias existentes, com recurso a ensaios sónicos, macacos planos e remoção de carotes para conhecer os módulos de elasticidade e resistência à compressão das paredes em causa. Os carotes recolhidos foram ensaiados em prensa de um laboratório da Universidade do Minho. 239 240 Figuras 11 e 12. Execução de macaco plano e compressão de carotes em laboratório da UM [6 e 5] 3.3 Informação complementar O trabalho de campo foi complementado com informação sobre a história da evolução do Palácio de Belém baseado em bibliografia existente e na tese de Doutoramento [7] sobre o tema, que forneceu datas e conjecturas da evolução do edificado mapeadas em plantas cronológicas. Em paralelo foi feita pela Secretaria-geral uma investigação nos arquivos da ex-DGEMN no Forte de Sacavém, recolhendo fotografias e plantas antigas de tudo o que pudesse ser útil ou informativo sobre antigas configurações do edificado, ajudando a compreender ou estimar a qualidade ou tipo de ligações entre corpos ou elementos construtivos. A estas actividades somou-se ainda um levantamento 3D laserscan complementado por fotogrametria digital (336 scans recolhidos em 78 horas, 1102 fotografias digitais, 300 horas de processamento, 381,5 milhões de pontos) executado pelo grupo ArcHC_3D- Architectural Heritage Conservation Group do Centro de Investigação em Arquitectura e Urbanismo da Faculdade de Arquitectura da Universidade de Lisboa. Deste levantamento foi possível registar a deformação real da parede da Fig.3 em 2011, e comparar com a deformação real em 2017, que se revelou estabilizada. Figuras 13 e 14. Imagem do modelo global e detalhe da parede da Fig.3 3.4 Projecto de consolidação estrutural Compulsada toda a informação anterior, foi realizada a análise estrutural através de modelos de elementos finitos desenvolvidos no software MIDAS FX+ (Pré-processamento) e DIANA (análise estrutural). A avaliação de segurança baseou-se na reprodução de elementos estruturais mais representativos, e modelados em três modelos independentes para análise numérica (Palácio, Anexo do Século XIX e Residência oficial), ainda que a interação entre as partes tenha sido considerada [8]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas “O comportamento sísmico do edifício foi avaliado através da análise não-linear estática com aplicação das forças horizontais de inércia proporcionais à massa da estrutura. Foi efectuada uma avaliação de estabilidade inspirada nos critérios definidos na regulamentação para ação sísmica aplicáveis a construções novas. A resposta dos modelos numéricos foi analisada recorrendo a diferentes indicadores que definem o comportamento estrutural do edifício, tais como as curvas de capacidade, a deformação da estrutura, as tensões e extensões principais, ou as aberturas de fenda.” [8] A análise não-linear estática revelou que o Anexo e a Residência cumprem os critérios de estabilidade regulamentares para a ação sísmica, desde que a ligação entre os elementos horizontais e as paredes seja assegurada. Como não é possível verificar a eficiência destas ligações, foi proposta uma intervenção de reforço. No Palácio verifica-se a susceptibilidade de mecanismos de colapso para fora dos planos na generalidade das paredes dos salões, pelo que se propôs igual intervenção de reforço. Sucintamente, o projecto de consolidação prevê a colocação de tirantes dos coroamentos das paredes dos salões principais do palácio, na base dos telhados por cima dos tetos, e a pregagem dos cunhais das paredes laterais. Prevê a colocação de 8 tirantes à cota do segundo piso do Anexo do Século XIX, com cintagem em chapa metálica do prisma hexagonal a Norte e algumas pregagens nos cunhais. Na Residência prevê-se a introdução de 6 tirantes entre o teto do atelier do Rei D. Carlos e o telhado. Em todos os edifícios se incluem pregagens nas chaminés. Figura 15. Exemplo das peças desenhadas do projecto: Plantas e alçados do Anexo do Século XIX. Os tirantes seguem ao longo das paredes transversais e a cintagem do corpo hexagonal desenvolve-se à mesma cota. [9] Figura 16. Exemplos de pormenores do projecto: placas de ancoragem de tirantes e pregagem de chaminés. [9] 241 242 3.5 Projecto complementar de arquitectura O processo conducente à consolidação estrutural foi iniciado em 2011. Na consciência do impacto que a intervenção terá no conjunto do edificado e na actividade do palácio, suspenderam-se obras não urgentes nas coberturas e nas fachadas (exceto caixilharias mantidas com a regularidade possível), de modo a concentrar os trabalhos na empreitada vindoura e retirar maior proveito dos meios que a empreitada em causa terá necessariamente de instalar. Neste pressuposto, aos trabalhos de engenharia juntam-se as reparações de rebocos de paramentos e cimalhas, seguido de pintura integral de todos os corpos edificados, aproveitando para remover tubagens obsoletas e esconder cabagem a uso. Os rebocos do Palácio de Belém são maioritariamente revestidos com argamassas cimentícias. Objetivamente, todos os que se revelarem sãos e coesos à base serão mantidos e repintados, porque a eventual picagem até “ao osso” só poderia ser danosa. As áreas em destacamento serão saneadas e repostas com reboco compatível com a base em presença. Nas coberturas prevê-se a substituição integral das telhas aplicadas no mandato do Presidente Mário Soares por telha equivalente de capa e canal pré-patinada grampeada com fixações de aço inox AISI 316, com introdução de isolamento térmico e chapa de subtelha lisa, com refazimento das caleiras em zinco de junta agrafada sobre tela pitonada, prevendo-se ainda a adição de linhas de vida discretas para futuro acesso seguro aos telhados. Nas chaminés será aplicada tampa para controlo da entrada de água e rede ao redor do topo da chaminé para evitar a queda de gaivotas no interior das lareiras ou no pescoço de cavalo da fuga. No segundo piso do Anexo do Século XIX será necessário complementar a operação de tirantagem com o levantamento de tábuas de pavimento do segundo piso, conseguindo linhas retas entre fachadas nos locais pretendidos pela engenharia, seguidos de reposição, afagamento e envernizamento igual ao existente. O teto da Sala Império, o salão central com o pé-direito mais elevado, tem o tabique fissurado com pintura decorativa original com a camada pictórica relativamente estável. A superfície está encardida e carece de limpeza. Em simultâneo com a obra prevê-se a execução do restauro do teto em empreitada autónoma dada a diferente natureza dos trabalhos, com consolidação dos tabiques, limpeza integral das superfícies, considerando a reintegração cromática de eventuais lacunas por métodos de continuidade formal a partir do pavimento mas de evidente diferenciação quando visto a pouca distância. Esta operação terminará com a reparação da sanca periférica com nova iluminação LED, 3000ºK, que se encontra desde há muito tempo sem funcionar. Estando decidido que a intervenção global será executada numa só empreitada, o tempo de execução da obra irá forçosamente afectar a atividade presidencial na medida em que os meses mais secos do ano irão encontrar os edifícios protocolares do Palácio de Belém envoltos em andaimes. No sentido de transformar o incómodo num momento pedagógico será criado um circuito de visitas, respeitando regras apertadas de segurança, dirigido ao público visitante que poderá assitir e melhor compreender a importância dos trabalhos em causa. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas CONCLUSÕES A relevância do palácio em apreço ultrapassa o valor artístico e arquitectónico da edificação, resultado de alojar a Presidência da República desde que há República em Portugal. Ao inigualável valor cultural, acresce o prestígio da representação da nação e a responsabilidade de receber as mais altas individualidades nacionais e internacionais no seu interior. A estabilidade é uma exigência indiscutível. A doutrina de intervenção no Património conhece atualmente um amadurecimento conseguido por experiência e correção desenhados por paradigmas conceptuais afinados por reflexão teórica escrita a partir de 1830 em França, cuja multiplicação em diferentes direções, concordantes e discordantes, permite hoje estabelecer regras de atuação consensuais que conduzem a praxis no setor. Valores como a reversibilidade, a reduzida invasividade, a compatibilidade de materiais e a aposta na durabilidade são comunmente aceites como estratégias adequadas às intervenções no património. A consolidação estrutural do Palácio de Belém, Anexo do Século XIX e Residência, que pretendem reger-se por estes princípios metodológicos, serão um exemplo de uma operação silenciosa, estruturante e fundamental, transversal a diferentes mandatos presidenciais, movida pela responsabilidade de garantir a segurança da função e a preservação do bem cultural, transmitido às gerações vindouras estruturalmente corrigido na medida estrita do mínimo necessário para garantir a estabilidade cientificamente exigida. REFERÊNCIAS [1] Planta elaborada pelos autores. [2] Relatório 241/2014 LNEC (2014). Avaliação da Segurança Sísmica dos Edifícios Oficiais da Presidência da República. Identificação de anomalias estruturais e dos fatores de vulnerabilidade sísmica nos edifícios do Palácio de Belém , Residência Oficial e Casa Civil, Lisboa, pp. 9-10. [3] Idem, p.19 [4] Idem, imagens das p.23, p.26 e p.29. [5] LEST Relatório 2016-DEC/E-28 (2016). Complexo Presidencial de Belém: Levantamento estrutural e caracterização de materiais, Universidade do Minho, Guimarães. P.14 [6] Fotos dos autores. [7] Vaz, Pedro (2016). Conservação do Património e Funções de Estado, a Presidência no Palácio de Belém, PhD Thesis, Faculdade de Arquitectura, Universidade de Lisboa. [8] LEST Relatório 2017-DEC/E-29 (2017). Complexo Presidencial de Belém: Avaliação de segurança sísmica, Universidade do Minho, Guimarães. p.14. [9] LEST Peças Desenhadas. Projeto de reforço estrutural do Complexo Presidencial de Belém, Universidade do Minho, Guimarães. Des. 03 e 06, e des. 08 e 11. 243 244 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Comportamento de pilares ocos para estados limite de dano sísmico custos diretos de reabilitação Pedro Delgado proMetheus, Instituto Politécnico de Viana do Castelo, CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia (FEUP) Universidade do Porto, [email protected] Naiara Silva proMetheus, Instituto Politécnico de Viana do Castelo Mário Marques DREAMS, Universidade Lusófona do Porto; CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia (FEUP) Universidade do Porto António Arêde CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia (FEUP) Universidade do Porto RESUMO: Este trabalho foca a questão dos danos de pilares ocos de betão armado devido à ação sísmica, propondo uma metodologia para caracterizar os estados limites de dano sísmico sob a perspetiva do comportamento físico. Este tipo de pilares, utilizados em vários viadutos e pontes, são conhecidos pelos seus danos motivados pelos esforços de corte, sendo este aspeto particularmente sensível no caso do modo de rotura ser também de corte. Assim, propõe-se uma abordagem metodológica para a caracterização e definição de estados limite de danos sísmicos em pilares ocos, associando-lhes os respetivos custos de reparação. Neste estudo é analisada a evolução dos danos, com associação aos estados limite de danos sísmicos (ligeiros, moderados, extensos e colapso), sendo posteriormente avaliadas as possíveis técnicas de reforço para cada estado de dano, definindo um método em que seja possível identificar qual a solução com melhor custo/beneficio durante a reparação dos pilares. Para que seja possível concluir quanto e qual a estratégia de reforço que proporcionará uma melhor relação custo/beneficio, é necessário ter em consideração todas as etapas de reparação e qual será o custo para executar essa técnica. Tendo em conta que os pilares ocos de betão armado, na grande maioria das vezes, têm condições de acesso difíceis, a acessibilidade para a aplicação do reforço é uma característica que pode influenciar significativamente o custo global da reparação. Pretende-se, assim, discutir estratégias de reabilitação adequadas e seus custos diretos, associados a cada etapa e estado físico limite de dano sísmico. Neste trabalho é utilizada uma revisão de resultados experimentais cíclicos em pilares ocos de BA em escala reduzida, e em resultado do contato com empresas de construção especializadas, são estimados os custos diretos de reabilitação. PALAVRAS-CHAVE: Dano sísmico de corte, Estados limite, Custo/benefício de reabilitação, Pilares ocos de BA 245 246 1 INTRODUÇÃO Os pilares ocos de betão armado são usualmente utilizados em pontes quando é necessário ter uma grande altura e ao mesmo tempo garantir uma grande rigidez e um peso reduzido. Os pilares ocos de betão armado são elementos estruturais que possuem uma insuficiente capacidade de resistência a esforços de corte, principalmente verificada nos casos em que os pilares foram dimensionados com regulamentação antissísmica antiga. Devido à vulnerabilidade dos pilares ocos de betão armado sujeitos a ações sísmicas, torna-se urgente avaliar o dano por corte esperado e sua evolução com o aumento do nível de intensidade sísmica. Adicionalmente, o foco da investigação científica dedicada ao comportamento sísmico destes elementos é ainda reduzido, em particular no que diz respeito aos estados limite de danos e às consequências económicas da reabilitação dos danos físicos existentes nos pilares ocos de BA submetidos à ação sísmica. Esta informação é considerada crucial quando se trata de uma análise de custo-benefício para a definição de medidas de reabilitação de danos sísmicos. Este estudo foi suportado em ensaios experimentais realizados a pilares ocos de betão armado com insuficiente capacidade de corte [1, 2] que tiveram como objetivo estudar o comportamento cíclico e soluções de reparação, através de um setup de ensaio que permite aplicar cargas cíclicas laterais e axiais. Esta campanha experimental, realizada no LESE (Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural) da FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto), consistiu em 12 provetes, em escala reduzida de ¼ relativamente ao tamanho original, subdivididos em dois tipos de pilares ocos de betão armado, secção quadrada (0.45mx0.45m) e retangular (0.90mx0.45m), uma espessura de parede de 7.5cm e altura de 1.40m. 2 ESTADOS LIMITE DE DANOS SÍSMICOS O presente estudo tem como objetivo a criação de uma metodologia que caracterize os estados limites de dano sísmico (ELDS) de pilares de pontes, quando estes estão sujeitos a ações cíclicas. Para o efeito, foi definido um parâmetro estrutural que define a evolução do dano dos pilares, que deriva da correlação dos valores de drift com os danos de corte identificados. A metodologia proposta [3] define um total de quatro ELDS: Ligeiro, Moderado, Extenso e Colapso, encontrando-se em correspondência com outros estudos anteriores, [4-5]. No primeiro ELDS, os danos ainda são muito leves e não põem em causa a estabilidade estrutural. Os danos visíveis são essencialmente o início de fendilhação, em reduzida extensão e densidade, concentrando-se no terço inferior do pilar. No estado de danos moderados, existe um aumento da fendilhação, mas com aberturas de fendas ainda reduzidas, menores que 1mm, verificando-se já um padrão de fendilhação típico de fenómenos de corte, com inclinação de fendas de cerca de 45°. No estado de danos extensos, observa-se o aparecimento de fendas até 3mm de abertura e com uma elevada densidade. Neste estado de dano as fendas são essencialmente de corte nas almas, e de flexão nos banzos, encontrando-se distribuídas uniformemente por todas as faces dos pilares. É possível também observar algum destacamento do betão de recobrimento. No estado de dano mais gravoso, associado ao colapso, deixa de ser economicamente viável reparar o elemento estrutural e está seriamente comprometida a sua segurança estrutural. Entre este estado e o estado de danos extensos, existe uma evolução significativa dos danos, com particular destaque para o esmagamento do betão e um aumento do destacamento do betão de recobrimento. As análises aos pilares ensaiados experimentalmente possibilitaram a correspondência entre estes quatro ELDS e os respetivos valores de drift, ilustrados na Fig 1 e representados na Tabela 1. 247 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas a) b) c) Figura 1. a) Danos Ligeiros, b) Danos Moderados, c) Danos extensos, d) Colapso d) Tabela 1. Valores de drift (%) associados a cada Estado Limite de Dano Sísmico (ELDS) 3 ÍNDICE DE DANO Os estados limite de danos sísmicos, para além de caracterizados em função do valor de drift, foram também associados a um índice de dano (ou damage index, DI). A caracterização dos estados limite de danos permite avaliar a vulnerabilidade estrutural dos elementos em análise, perante a evolução crescente da ação cíclica atuante, que simula a intensidade da ação sísmica. Adicionalmente, procura-se também que traduzam a estimativa de perdas económicas associadas à reposição da capacidade resistente dos elementos estruturais, ou seja os custos de reparação (o que por vezes pode significar o reforço estrutural). A metodologia escolhida neste trabalho para a determinação do índice de dano para os pilares ocos de betão armado foi também utilizada por Rodrigues [4], baseando-se na Eq. (1) proposta de Park & Ang [6], dada a sua simplicidade e rigor. (1) Em que: dmax – Deslocamento máximo atingido num determinado ciclo; du – Deslocamento último; ʃdE – Energia dissipada; Fy – Força de cedência; O parâmetro β tem grande influência no resultado do cálculo, pois resulta da resposta cíclica no pilar, sendo considerado um parâmetro de degradação e podendo ser estimado através da seguinte Eq. (2) referida por Arêde [7]: 248 (2) em que: ρw – Rácio volumétrico de confinamento; ѵ – Esforço axial normalizado (correspondente ao esforço axial a dividir pela área da secção transversal e pela tensão de compressão do betão); ωt – Rácio mecânico de armadura longitudinal (rácio entre a área dos varões longitudinais e a área de betão da secção transversal do pilar). Após proceder ao cálculo do índice de dano de cada pilar, seguindo a metodologia anteriormente referida, foi possível obter um valor de índice de dano final para cada estado ELDS, representado na Tabela 2. Tabela 2 - Valores do índice de dano associados a cada Estado Limite de Dano Sísmico 4 REABILITAÇÃO SÍSMICA Atualmente, existem diversas técnicas que permitem reforçar e reparar as estruturas, com vista a assegurar a reposição ou melhorar o seu comportamento face às ações sísmicas. No sentido da seleção da técnica que garanta simultaneamente o cumprimento dos objetivos de desempenho estrutural e económico, é necessário primeiramente avaliar a extensão dos danos, para que se possa identificar com precisão quais as técnicas mais adequadas. O custo associado a cada método de reabilitação pode ser estimado em função do nível de dano e da extensão do elemento estrutural [3], tendo sido elaborada uma estimativa detalhada do custo unitário de cada fase de reparação e reforço. 4.1 Danos Ligeiros Os danos ligeiros, quando ocorrem, não necessitam de intervenções significativas, visto que os danos são quase impercetíveis visualmente. Apesar de não existir nenhum comprometimento estrutural ou risco para a estrutura, podem detetar-se pequenas fissuras (entre 0.1 e 0.5mm), e como consequência poderá ser necessária a reparação da superfície de modo a recuperar as características estéticas originais do pilar [8]. 4.2 Danos Moderados O estado de danos moderados é caracterizado por fendas pequenas nas faces do pilar, correspondendo a uma abertura entre 0.5 e 1.0mm. Não existe o comprometimento da estabilidade estrutural, sendo desnecessário qualquer tipo de intervenção estrutural. Para reparar as aberturas de fendas, a técnica de reparação mais adequada é a injeção de resina epóxi, que deverá respeitar a EN 1504-5 [9], referente a injeções em estruturas de betão armado. 4.3 Danos Extensos As fendas que aparecem neste estado de dano são já mais significativas, tendo as fendas médias uma abertura de 2.0mm até 3.0mm. Este estado também é caracterizado pelo destacamento do betão de CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas recobrimento. A estabilidade da estrutura, neste caso, poderá estar comprometida, ou seja, é necessário assegurar a reposição ou melhoria das condições estruturais originais do elemento afetado pelo dano. Existem três técnicas de reforço estrutural que são mais utilizadas no mercado, nomeadamente: aumento da secção com recurso a betão armado, colagem de chapas metálicas, bem como a aplicação de laminados ou mantas de materiais compósitos. Os materiais compósitos normalmente utilizados variam entre fibras de carbono (CFRP), fibras de vidro (GFRP) e fibras de aramida (AFRP), também conhecida como KEVLAR. 5 ESTIMATIVA DE CUSTO DE REABILITAÇÃO DOS PILARES Após a identificação dos custos unitários associados às tarefas e recursos necessários para cada técnica de reabilitação e reforço dos pilares, foi quantificada a evolução do custo em função da resposta do elemento estrutural. O comportamento do pilar evolui em função das suas características materiais e geométricas, e do nível da ação sísmica. Considerou-se o drift como parâmetro de resposta, permitindo assim estimar o custo da reabilitação dos pilares para cada estado limite de dano sísmico [10]. A qualidade da estimativa do custo de reparação ou reforço constitui um elemento de maior importância numa fase de identificação da técnica a adotar. No caso de obras de reabilitação a construção apresenta diversas fontes de incerteza, devido por exemplo à dificuldade na execução de algumas das tarefas, tornando-se difícil quantificar os recursos necessários, como mão de obra e equipamentos necessários na intervenção. No entanto, tendo por base uma estimativa mais detalhada do custo unitário de cada fase de reparação e reforço realizada anteriormente [3], neste trabalho foi realizada uma estimativa de custos médio de reparação de um pilar em função do respetivo o estado limite de dano e separarando o custo por tipo de trabalhos a realizar, isto é, custo dos materiais, custo da mão de obra e custo do acesso à zona do pilar a reparar e outros trabalhos adicionais. Para o estado limite de danos ligeiros, se as fissuras apresentarem aberturas inferiores a 0.5mm, deverá realizar-se a reparação da superfície fissurada, correspondente ao terço inferior do pilar, neste caso aproximandamente igual à dimensão da seção transversal. A Tabela 3 ilustra a separação dos custos de reparação em função do tipo de trabalhos a realizar. Tabela 3. Custos de reparação dos pilares com danos ligeiros Para o estado limite de danos moderados com fissuras entre 0.5mm e 1mm deverá utilizar-se a injeção de resina epóxi. Neste caso, cerca de 2/3 da superfície do pilar encontra-se fissurada, incluindo-se na Tabela 4 os custos de reparação associados a cada tarefa. Tabela 4. Custos de reparação dos pilares com danos moderados O estado de dano extenso carateriza-se pelo agravamento do estado da estrutura, com o aparecimento de fendas de grandes dimensões, tendo aberturas que podem variar entre 1mm e 33, distribuídas por todas as faces do pilar, sendo também possível verificar o destacamento do betão de recobrimento. Quando o pilar atinge este estado de dano, o tratamento superficial do elemento não é suficiente para garantir os requisitos mínimos necessários, sendo assim necessário proceder a um reforço estrutural do elemento. A tabela 5 representa os diferentes custos por tipologia para reparação dos pilares ensa- 249 250 iados, tendo em conta uma estimativa média das três técnicas de reforço estrutural nomeadamente: aumento de secção com betão armado, reforço com adição de perfis metálicos e reforço com mantas de fibras de carbono (CFRP). Tabela 5. Custos de reparação dos pilares com danos extensos Finalmente, para o estado limite de dano de colapso, que é caracterizado por um grande destacamento do betão de recobrimento, torna-se economicamente inviável a sua reparação. Assim, a demolição e a construção de um novo pilar correspondem aos trabalhos a aplicar neste caso. O custo total irá refletir a todos os trabalhos de demolição do pilar, envolvendo a reciclagem de todos os materiais, carga, transporte e descarga, bem como as tarefas acessórias necessárias para a limpeza do local. O custo de construção de um novo pilar inclui a execução de um pilar em betão armado idêntico, incluindo o fornecimento, colocação, compactação e cura do betão. O preço total de demolição e construção deste pilar em betão armado é de cerca de 699€. Na Tabela 6 apresentam-se os custos separados em função do tipo de trabalhos a realizar. Os custo unitários foram estimados através do gerador de preços da Top Informática (http://www.topinformatica.pt/) e validados através do contato com empresas de construção especializadas. Tabela 6. Custos de demolição e a construção de um novo pilar correspondente ao danos colapso A fim de tornar esta análise mais global, optou-se por representar a evolução do rácio entre o custo de reparação e o custo de substituição do pilar em função do drift, tal como ilustrado na Fig. 2, para cada ELDS. Esta evolução de transferência de danos em custos fornece um indicador importante para qualquer estimativa de custos em pilares ocos de betão armado. Adicionalmente, permite também avaliar o impacto e eficiência de cada técnica de reparação ou reforço. A Fig. 2 revela que os custos de reparação associados aos níveis de dano Extenso e Colapso implicam ser pouco viável a reparação do elemento estrutural. Contudo, mesmo no caso de danos Ligeiros e Moderados os respetivos custos são já bastante significativos Figura 2. Evolução do custo das intervenções de reparação (em %) em função dos drift limite CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas No caso deste estudo, para estruturas que sofreram com o impacto de um sismo e portanto que necessitam de reabilitação, deve-se ter em consideração os fatores como o tipo, dimensão da ponte e como será feita acessibilidade à mesma. Os locais onde se encontram estruturas que estão danificadas por sismos, normalmente são de difíceis acessos, sendo que os destroços no local e a dimensão da estrutura contribuem para um acréscimo considerável no orçamento. Os pilares anteriormente estudados são normalmente implementados em diferentes tipos de pontes, com diferentes dimensões e que, em termos de acessibilidade, podem variar entre acesso fácil, acesso moderadamente difícil e d acesso difícil. CONCLUSÃO Neste estudo, procurou obter uma metodologia que seja capaz de prever uma avaliação dos danos para os diferentes pilares, e a determinação do custo de reforço e reparação dos pilares, permitindo no final aferir, de uma maneira simplificada, a estimativa do custo da reabilitação de pilares com insuficiente capacidade de corte para cada estado limite de dano sísmico. A metodologia proposta permite concluir que a reparação de pilares ocos de betão armado apresentam custos significativos mesmo para danos moderados, e sendo praticamente idênticos os custos de substituição para a situação de colapso e para danos extensos. Assim, quer do ponto de vista dos custos como da segurança sísmica, este estudo identifica a premência de ser verificada a capacidade de corte de pilares de pontes e, no caso de ser insuficiente, proceder ao seu reforço de forma a serem evitados os ELDS mais severos ou colapso. AGRADECIMENTOS Este trabalho foi desenvolvido no âmbito do projeto proMetheus – Unidade de Investigação em Materiais, Energia e Ambiente para a Sustentabilidade, Ref. FCT UID/05975/2020, financiado por fundos nacionais através da FCT/MCTES. Este trabalho foi também financiado por: Financiamento Base - UIDB/04708/2020 e Financiamento programático - UIDP/04708/2020 da Unidade de Investigação CONSTRUCT - Instituto de I&D em Estruturas e Construções - financiada por fundos nacionais através da FCT/MCTES (PIDDAC). REFERÊNCIAS [1] Delgado, P., 2009. “Avaliação de Segurança Sísmica de Pontes”. PhD Thesis, FEUP, Porto. [2] Delgado R, Delgado P, Vila Pouca N, Arêde A, Rocha P, Costa A. 2009 “Shear effects on hollow section piers under seismic actions: experimental and numerical analysis.” Bulletin of Earthquake Engineering.7:3;77-89. [3] Delgado, P., Sá, N., Marques, M. & Arêde, A., 2017. “Custo de reabilitação de pilares ocos com base nos estados limite de dano sísmico”, CREPAT- Congresso da reabilitação do património, Aveiro, Portugal, 29 a 30 de Junho. [4] Rodrigues, H., Arêde, A., Varum, H. & Costa, A., 2013. Damage evolution in reinforced concrete columns subjected to biaxial loading. Bull Earthquake Eng, pp. 1517-1540. [5] FEMA, 2003. HAZUZ MR4. Washington DC: National Institute of Building Sciences. [6] Park, Y.-J. & Ang, A.-S., 1985. “Mechanistic siesmic model for Reinforced concrete”. Journal of Structural Engineering, pp. 111.722-739. [7] Arêde, A., 1997. “Seismic Assessment of Reinforced Concrete Frame Structures with a New Flexibility Based Element”, PhD Thesis, FEUP, Porto. [8] CEN, 2006. NP EN 1504-2. Produtos e sistemas para a protecção e reparação de estruturas de betão – Definições, requisitos, controlo da qualidade e avaliação da conformidade. Parte 2: Sistemas de proteção superficial do betão. Brussels: European Standard. [9] CEN, 2006. NP EN 1504-5. Produtos e sistemas para a protecção e reparação de estruturas de betão - Definições, requisitos, controlo da qualidade e avaliação da conformidade. Parte 5: Injeção do betão. Brussels: European Standard. [10] PRISE, “Avaliação de Perdas e Risco Sísmico dos Edifícios em Portugal”, projeto financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia, 2013-2015 (http://prise.fe.up.pt). 251 252 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Avaliação experimental de soluções de reforço sísmico para paredes de alvenaria de enchimento André Furtado CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Portugal, [email protected] António Arêde CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Portugal, [email protected] José Melo CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Portugal, [email protected] Hugo Rodrigues RISCO, Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Humberto Varum CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, Série III, nº 17 de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. RESUMO O estudo do comportamento para fora-do-plano de paredes de enchimento tem sido, durante os últimos anos, alvo de uma atenção especial por parte da comunidade científica internacional, motivado pelas observações realizadas em missões de reconhecimento de danos pós-sismo onde são reportados inúmeros danos e colapsos deste tipo de paredes para fora do seu plano. Diferentes causas são apontadas para esta vulnerabilidade, sendo estas na sua maioria relacionadas com as soluções construtivas adotadas aquando da sua construção, e que ainda hoje são prática comum na construção em Portugal. Com base nesta motivação foram realizados 4 ensaios quase-estáticos para fora-do-plano de paredes de enchimento à escala real, no Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural – LESE, com o objetivo principal de avaliar a eficiência de uma solução de reboco armado com rede de armação em fibra de vidro em paredes sujeitas a ações puras para fora-do-plano ou combinadas com ações prévias ao longo do plano da parede. Ao longo do presente trabalho será apresentada a campanha experimental, a descrição do setup experimental, os resultados principais (curvas força-deslocamento e evolução de dano), assim como as principais conclusões retiradas do presente estudo PALAVRAS-CHAVE: Paredes de Enchimento, Comportamento para fora-do-plano, Solução de reforço, Reboco armado; Força-deslocamento, Evolução de dano 253 254 INTRODUÇÃO O comportamento sísmico das paredes de enchimento tem sido caracterizado por diversos tipos de danos e colapsos com origem em ações combinadas ao longo do seu plano e fora-do-plano [1-3]. O colapso para fora-do-plano destes elementos tem sido responsável por inúmeras mortes e prejuízos económicos e materiais. É reconhecido que o seu comportamento no plano tem interação com o seu desempenho para fora do seu plano uma vez que danos causados por ações no seu plano tais como destacamento entre o painel e o pórtico de betão armado envolvente, fissuração diagonal, etc., aumentam a sua vulnerabilidade quando sujeito a ações perpendiculares ao seu plano. Diferentes autores indicam que o comportamento para fora-do-plano de painéis de enchimento é fortemente influenciado por diversos fatores tais como: existência ou não de ligação entre o painel e os elementos de betão armado envolventes; existência ou não de ligação mecânica entre panos (em caso de paredes duplas); insuficiente largura de apoio do painel na viga de base ou laje adotado para correção das pontes térmicas; deficiente execução da última junta horizontal de argamassa na transição entre a parede e o pórtico de betão armado; condições-fronteira, esbelteza e por fim a existência de dano prévio. Desta forma, o presente trabalho visa apresentar os resultados experimentais de três ensaios para fora-do-plano, à escala real realizados no Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural cujo objetivo principal foi avaliar a eficiência de uma solução de reforço de reboco armado com rede de armação em fibra de vidro. Ao longo do presente resumo alargado serão apresentados os resultados experimentais mais relevantes. CAMPANHA EXPERIMENTAL A presente campanha experimental é composta por três ensaios quase-estáticos para fora-do-plano de paredes de enchimento à escala real com recurso a atuadores pneumáticos. As dimensões geométricas dos painéis testados são 4.20x2.30m (comprimento e largura, respetivamente), representativo das dimensões geométricas dos painéis existentes no Parque Habitacional em Portugal. As paredes são inseridas num pórtico de betão armado com pilares de secção transversal 30x30cm2 e vigas superiores e inferiores com secção igual a 30x50cm2. Figura 1 – Campanha Experimental: Dimensões geométricas do pórtico de betão armado com parede de enchimento (unidades em metros); b) Visão global das paredes reforçadas com reboco armado. Ambos os painéis foram construídos com recurso a tijolos cerâmicos de furação horizontal com 15cm de espessura, sem ligação ao pórtico de betão armado e sem existência de qualquer espaçamento entre o painel e os elementos de betão armado. Para o assentamento da alvenaria foi utilizada uma argamassa pré-doseada de classe M5. Ambas as paredes foram construídas com recurso a mão-deobra tradicional. Foram construídas três paredes com as mesmas dimensões geométricas, os mesmos materiais e utilizando a mesma mão-de-obra. A primeira parede, aqui designada Inf_09, foi construída sem qualquer reforço e foi testada (unicamente para fora-do-plano) até ao seu colapso. Após a sua remoção foi construída uma nova parede Inf_12, que foi reforçada com reboco armado. Esta foi testada primeiramente ao longo do seu plano onde o objetivo foi introduzir um dano reduzido no painel correspondente a um drift entre pisos de 0.3%. Após atingir este objetivo, o ensaio no plano foi concluído e a parede passou a ser testada unicamente para fora do seu plano para avaliar o desempenho da solução de reforço quando sujeito a ações combinadas no plano (IP) e fora do plano (OOP). Finalmente, a terceira parede Inf_13 foi construída e reforçada com a mesma solução da parede Inf_12. A parede foi testada unicamente para ações puras para fora do plano. Pode-se observar na Figura 1b o aspecto geral das paredes reforçadas com reboco armado. Mais detalhes sobre as características das paredes ensaiadas, pormenorização e aplicação das soluções de reforço podem ser encontradas em [4]. Os ensaios para fora-do-plano consistiram na aplicação de uma carga distribuida para fora do plano. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A Figura 2 apresenta uma comparação global das respostas força-deslocamento entre as várias paredes ensaiadas. Da comparação entre a parede não reforçada e sem dano prévio Inf_09 com a parede reforçada sem dano prévio Inf_13 (Figura 2a) pode-se observar que a rigidez inicial da parede aumentou 50% com a presença da solução de reforço, a força máxima da parede aumentou 100% e a sua capacidade de deformação aumentou 300% sem que tenha colapsado. A principal conclusão a retirar é que o reboco armado conseguiu evitar o colapso frágil da parede observado no teste Inf_09. Figura 2 – Comparação global: a) Inf_13 vs Inf_09; b) Inf_12 vs Inf_09 e c) Inf_12 vs Inf_13. Na Figura 2b é apresentada a comparação entre a parede Inf_09 e Inf_12, onde se pode observar mais uma vez a eficiência do reboco armado a evitar o colapso. A rigidez inicial diminuiu 12% em virtude do dano prévio (a parede de referência foi apenas sujeita a ações para fora do plano). A resistência máxima aumentou 30% e a capacidade de deformação aumentou uma vez mais cerca de 300%. Finalmente a Figura 2c apresenta uma comparação entre as paredes reforçadas Inf_12 (com dano prévio) e Inf_13 (sem dano prévio). O dano prévio reduziu a rigidez inicial em cerca de 30%, a resistência máxima em cerca de 19%. CONCLUSÕES Neste trabalho foi apresentada uma campanha experimental de avaliação da eficiência de uma solução de reboco armado com rede de armação em fibra de vidro para melhoria do comportamento para fora-do-plano de três paredes de enchimento à escala real. O ensaio da parede não reforçada demonstrou a elevada vulnerabilidade deste tipo de elementos, uma vez que o seu colapso ocorreu sem perda significativa de resistência prévia que permitisse antecipar a sua ocorrência. Foi observado um padrão de fissuração trilinear sem destacamento do painel relativamente ao pórtico de betão armado. De seguida, foram testadas duas paredes reforçadas com a técnica acima indicada, tendo sido utilizados conectores metálicos para fazer a ancoragem da rede de armação aos elementos de betão armado. A técnica de reforço explorada neste trabalho demonstrou ser eficiente e de fácil implementação, pois a sua instalação não necessitou de mão-de-obra especializada nem de tempo excessivo. O resultado foi interessante uma vez que permitiu um ganho de resistência de 30% (com dano prévio) e 100% (sem dano prévio) e uma capacidade de deformação 3 vezes superior sem ocorrência de colapso. AGRADECIMENTOS Este trabalho foi financiado por: Financiamento Base - UIDB/04708/2020 e Financiamento programático UIDP/04708/2020 da Unidade de Investigação CONSTRUCT - Instituto de I&D em Estruturas e Construções - financiada por fundos nacionais através da FCT/MCTES (PIDDAC). Este trabalho foi também desenvolvido com o apoio da Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) - Centro de Investigação em Riscos e Sustentabilidade na Construção (RISCO), Universidade de Aveiro, Portugal [FCT/UIDB/ECI/04450/2020]. REFERÊNCIAS [1] A. Furtado, H. Rodrigues, A. Arêde, and H. Varum, "Out-of-plane behavior of masonry infilled RC frames based on the experimental tests available: A systematic review," Construction and Building Materials, Review vol. 168, pp. 831-848, 2018. [2] L. Hermanns, A. Fraile, E. Alarcón, and R. Álvarez, "Performance of buildings with masonry infill walls during 2011 Lorca earthquake," Bull Earthquake Eng, vol. 12, pp. 1977-1997, 2014. [3] F. Luca, G. Verderame, F. 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Varum, "The use of textile-reinforced mortar as a strengthening technique for the infill walls out-of-plane behaviour," Composite Structures, Article vol. 255, 2021, Art. no. 113029. 255 256 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Shear Strength of Cement Mortar Masonry Walls - Experimental Assessment through Diagonal Compression Test Armando Demaj IST, UL, CERIS – Lisbon, Portugal, [email protected] Epoka University – Tirana, Albania, [email protected] António Sousa Gago IST, UL, CERIS – Lisbon, Portugal, [email protected] João Gomes Ferreira IST, UL, CERIS – Lisbon, Portugal, [email protected] Ana Isabel Marques LNEC – Lisbon, Portugal, [email protected] ABSTRACT The present study aims at evaluating the shear strength of old masonry walls in mixed masonry-concrete buildings of Lisbon. For this purpose, in the framework of the RESIST-2020 research project, three unreinforced masonry wall specimens of dimensions of 86cm x 86cm x 25 cm, were constructed using old solid clay bricks from demolishing works in old masonry buildings. Cement was used as a binding material for the mortar mix, using the same cement - sand ratio as in the original building (written construction design documents indicate a cement - sand ratio of 1:5). The intention was to reproduce the structural masonry of this type of construction, which is very common in Portugal, particularly in Lisbon. The characterization studies of structural masonry in clay brick that have been carried out to date have focused mainly on poor quality masonry, with lime mortars. In this paper it was intended to study other types of masonry, in particular those made with cement-based mortars. Diagonal compression tests, following the ASTM standard, were carried out on the wall specimens to determine the shear strength and the modulus of rigidity. Tests were also done to determine the mechanical properties of the constituent materials of masonry. The failure patterns and the behavior of the masonry was investigated. The results obtained from the diagonal compression tests were compared with the ones obtained in another study that investigated the behavior of original wall specimens extracted from existing old masonry buildings constructed using the same brick type but lime as binding material for the mortar mix. PALAVRAS-CHAVE: Diagonal compression test; masonry; shear strength; experimental tests; seismic 257 258 1 INTRODUCTION Old masonry buildings are an important part of the building stock, not only due to their architectural and heritage values, but also to the fact that they are vulnerable to seismic actions. For the latter reason, studies need to be performed in order to assess their structural performance and come up with viable strengthening solutions. Therefore, it is very important to perform experimental tests on masonry walls to see how they perform under various loading. Lisbon is an earthquake prone region with a history of seismic activities, the largest one being the 1755 Lisbon earthquake that destroyed the city. The old masonry buildings constitute a considerable percentage of the building stock in Lisbon. These buildings are still in use as residential, commercial, services buildings, etc. Hence their structural safety is of utmost importance. An importang category of old masonry buildings in Lisbon are the mixed masonry-concrete buildings, also known as “placa” buildings. These structures are composed of reinforced concrete slabs resting on load-bearing masonry walls. The “placa” buildings emerged as a construction practice during the transition period from masonry to concrete, from 1930 to 1950 [1]. The clay bricks used in the construction of old buildings in Portugal were around 230 cm long, 110 cm wide, and 70 cm high and the thickness of the mortar not more than 10 mm [2]. Experimental studies for the determination of the mechanical properties of this type of masonry buildings are lacking. In the framework of the project RESIST-2020 - Seismic Rehabilitation of Old Masonry-Concrete Buildings, the experimental campaign included experimental tests for the determination of the shear strength and modulus of rigidity of masonry walls. The wall specimens were constructed using old clay bricks obtained from demolition works of old buildings, and 1:5 cement mortar, a ratio used in the construction of mixed masonry-concrete buildings, according to the records in the municipal archive of Lisbon [3]. The determination of shear strength of the walls was done through diagonal compression test. This test was performed in accordance with the ASTM standard [4] on three 86cm x 86cm x 25cm wall specimens with cement mortar. The shear strength and modulus of rigidity were determined and compared to the results obtained from experimental tests of walls constructed with the same type of brick but lime mortar studied by [5; 6]. 2 DIAGONAL COMPRESSION TEST ON UNREINFORCED BRICK MASONRY WALL The diagonal compression test is performed on wall panels to determine the shear strength of masonry, by subjecting them to a diagonal load along one diagonal. For this purpose, three unreinforced brick masonry specimens were built. The masonry panels were constructed in the laboratory using solid bricks from the demolition works of old buildings. 2.1 Characterization of specimens The specimens built for the diagonal compression test were made of original solid clay bricks of dimensions 253mm x120mm x65 mm, laid in two layers and held together with header bricks, as shown in Figure 1. The bed and head joints have a thickness range of 10-15 mm. The panels are 86 cm high, 86 cm wide, and have a thickness of 25 cm. Figure 1: Test specimen dimensions and bond For the study to be representative, it was necessary that the prototypes were equivalent (exhibiting similar mechanical characteristics) to the original masonry walls. For this, prototipes were buit with original clay bricks (obtained from the demolition of a building of the time, in Lisbon) and with a mortar similar CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas (in terms of mechanical properties) to the one used in the original buildings. In addition, prototypes were built with a brick laying similar to the original arrangement. Original clay bricks were tested in compression, based on the BS EN 772-1:2000 standard [7]. Bricks were tested for compressive strength with a loading speed of 10 kN/s, and the results obtained are shown in Table 1. Table 1: Mean values of compressive strength The value of the multiplier mc, to obtain an equivalent compressive strength relevant to an air-dry conditioning regime, is taken as 1.00 for the air dried bricks, whereas the shape factor δ = 0.85 based on the brick dimensions [7]. The information obtained from the municipal archives of Lisbon [3] showed that in the building under study, cement was used as a binding material for the mortar in the clay brick masonry construction, which was common in many of the buildings built in Lisbon in the 1930s to 1950s. Hence, the original cement-sand ratio of 1:5 as used for the mortar in the construction of wall panels, where the sand used in the mix has a ratio by volume of 1/3 yellow sand and 2/3 river sand. The flexural strength of the mortar was obtained by testing 12 prismatic specimens according to EN 1015-11 standard [8], as shown in Figure 2. The obtained mean value of the flexural strength was 1.67 MPa. The prismatic specimens were used for compression tests as well, and the result obtained was 5.79 MPa. Figure 2: Flexural strength (left) and compression strength (right) tests The wall panels were built horizontally on wooden palettes to be later transported and rotated for the purpose of the test. Surface regularization was done for all the corners so that the specimen has a full contact with the loading shoe. 2.2 Test set-up and instrumentation The diagonal compression test requires the wall panel to be inclined to a 45-degree position. This is achieved through a loading shoe made of steel (Figure 3(a)), which is produced in accordance with ASTM E519 [4]. This shoe is placed on the sliding testing platform, which rests outside the testing machine prior to the test, ready to slide and be locked under the testing machine once the specimen is ready for testing. A second loading shoe is used to transmit the vertical force applied by a hydraulic jack of a 5000 kN capacity in compression, through its load cap. The load cap is free to rotate so that it can accommodate a better contact with the upper loading shoe. 259 260 (a) (b) Figure 3: Test set-up and instrumentation: loading shoe (a); seated specimen (b) Four Linear Voltage Displacement Transducers (LVDT), two on each face of the wallette, were used to measure the deformation in horizontal (EHT and WHT for lengthening) and vertical (EVT and WVT for shortening) directions, as shown in Figure 4. The LVDTs were fixed on regular face of bricks and were aligned with the diagonal lines of the wall specimens. Two other LVDTs were used to measure the displacement of the load cap of the jack on both sides (east and west). In total, eight channels were used to log the readings; four channels for the specimen deformation, two channels for the load cap displacement, and the last two for the reading of the applied force and displacement provided by the loading cell. Figure 4: Location of LVDTs 2.3 Test procedure Initially the loading shoe is centered in the testing platform outside of the testing machine. Afterwards, the wall specimen is rotated by means of wooden planks covered by rubber in the inside, and firmly tied with lashing belts. The diagonal compression test is carried out by applying a controlled vertical displacement through the loading cell of the test machine. In order to log the post-peak force vs displacement, a low displacement rate of 0.005 mm/s was applied. The data logging frequency set to 5Hz allowed for sufficient readings to be logged during the test. The controlled displacement was applied close to specimen failure, and care was shown to remove the deformation-measuring instruments prior to the failure as not to damage them. 2.4 Test results ASTM E519/E519M-10 standard [4] provides a methodology, widely used, to calculate the shear stress Ss of the specimens based on its net area An. According to the standard the shear stress is calculated as follows: (1) 261 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas where Pmax is the applied load, and the net area An is calculated as follows: (2) where w is the width of the specimen,h is the height of the specimen, t is the thickness of the specimen, and n is the percent of the gross area of the unit that is solid, expressed as a decimal. The wall specimens of this study are made of solid bricks and mortar interfaces, hence n=1 is used for the calculation of the net cross-sectional area. It is possible to determine the modulus of rigidity (modulus of elasticity in shear) G, from the diagonal compression test. According to ASTM E519/E519M-10 [4] it can be calculated as follows: (3) where γ is the shear strain and can be calculated as follows: (4) where ΔV and ΔH are the vertical shortening and horizontal extension (lengthening) respectively. Whereas g is the vertical gage length. As expected, the three wall specimens developed diagonal cracks. The first specimen (UR-01), developed two main cracks (Figure 5 (a)), the left one being the first, by creating a compression strut in the middle. This compression strut led to a larger energy dissipation compared to the other two specimens, as shown in Figure 6. This specimen reached a maximum force of 433.3 kN and a corresponding vertical deformation of 0.79 mm. (a) (b) (c) Figure 5: Main cracks: (a) UR-01 (left 1st crack), (b) UR-02, (c) UR-03 The second specimen (UR-02), underwent a main diagonal crack along its vertical, which after considerable propagation to the top and bottom, led to the specimen failure, as shown in Figure 5(b). The maximum force reached during the second test was 311.2 kN, and the vertical deformation corresponding to this force was 0.51 mm. Whereas, the specimen UR-03 suffers a brittle failure immediately after reaching the maximum force of 451.5 kN at a corresponding vertical deformation of 0.69 mm. The graph in Figure 6 demonstrates this failure, where after the peak force there is an abrupt drop in force value and a considerable deformation with no interim readings. 262 Figure 6: Test results: force vs vertical displacement of UR-01, UR-02 and UR-03 The three wall specimens showed to be considerably stiff, due to the fact that the mortar used in their construction is a 1:5 cement mortar. Table 2 presents the results of the diagonal compression test and the calculated shear strength and modulus of rigidity for each specimen. The values of the shear strength are in the range of 1.0 – 1.5 MPa (Figure 7). It must be noted that these values are substantially high when compared to the shear strength of old masonry built using air lime mortars. Table 2: Diagonal compression test results Figure 7: Test results: shear stress vs shear strain of UR-01, UR-02 and UR-03 3 COMPARISON BETWEEN CEMENT MORTAR AND LIME MORTAR MASONRY WALLS As mentioned before, the masonry wall specimens constructed using cement mortar exhibited a considerable high shear stress when compared to the results obtained from a study on original wall specimens (extracted from an old masonry building), having the same brick type but air lime mortar [6]. Table 3 shows the result of the diagonal compression test carried on these wall specimens. The results demonstrate that the mean maximum force and maximum shear stress of air lime mortar wall specimens are around 41 kN and 0.15 MPa respectively. The values obtained from the diagonal compression test on cement mortar wall specimens (around 400 kN and 1.3 MPa respectively) are approximately ten times higher than the lime mortar wall specimens. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Table 3: Results of diagonal compression tests of original masonry walls [6] In terms of the modulus of rigidity, the lime mortar wall specimens exhibited a 3 – 4 times less rigidity then the wall specimens of cement mortar. Figure 8 shows the pattern of the failure of the original wall specimens during the diagonal compression test. All three specimens exhibited a brittle failure, at the interfaces between brick units and the mortar, through a stair-stepped patern. Whereas in the failure of the cement mortar wall specimens, although brittle, the cracks were mostly throughout the bricks. Figure 8: Lime mortar original wall specimens extracted from old building [5] CONCLUSION For the seismic rehabilitation of old masonry building experimental tests are of crucial importance. It is through such tests that the behavior of masonry walls can be studies. Diagonal compression test is a viable means of determining the shear strength of the masonry walls. There are no much data available for the behavior of masonry walls in “placa” buildings. Hence, the experimental campaign undertaken in the framework of the project RESIST-2020 gives good insight on the tensile (shear) strength of the cement mortar brick masonry walls. Within this scope, three 86cm x 86cm x 25cm wall specimens were built using 1:5 cement mortar, and subjected to the diagonal compression test. The wall specimens exhibited a brittle behavior, however with high shear strength of around 1.3 MPa. The high shear strength is attributed to the cement mortar making the wall specimen behave like a monolithic element. The specimens reached failure through diagonal cracks, as expected. The obtained results were compared to the diagonal compression test results of original walls extracted from existing old buildings in Lisbon, constructed using the same brick type but lime mortar. Both wall types showed a fragile behavior, but the latter ones had considerably low values of maximum force, and consequently less shear strength and rigidity. The lime mortar original wall specimens reached an average shear strength of 0.15 MPa in contrast to the 1.3 MPa reached by the cement mortar wall specimens. When it comes to the structural strengthening of masonry walls, their stiffness plays an important role when deciding on the best solution technique(s). These solutions need to be carefully studies, since their contribution is dependent on the mechanical properties of the masonry itself. 263 264 AKNOWLEDGEMENT The authors gratefully acknowledge the financial support of the FCT (Fundação para a Ciência e a Tecnologia) for the project RESIST-2020 – “Seismic Rehabilitation of Old Masonry-Concrete Buildings”. The experimental tests were carried out at LNEC (Laboratório Nacional da Engenharia Civil), Lisbon, Portugal. REFERENCES [1] Sousa, M., Oliveira, C. S. and Costa, A. (2006). Characterization of the building stock in Mainland Portugal to study seismic risk (Original title: Caracterização do parquet habitacional de Portugal Continental para estudos de risco sísmico). Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas. Number 55, pp. 35-50. [2] Pinho, Fernando F. S. (2008). Walls of old buildings in Portugal (Original title: Paredes de edifícios antigos em Portugal). [ed.] LNEC. Lisbon : Laboratório Nacional de Engenharia Civil, I. P. pp. 61- 90. [3] Arquivo Municipal de Lisboa (AFML). Núcleo Fotográfico, Rua da Palma. Lisboa, Portugal. : Available at http:// arquivomunicipal.cm-lisboa.pt (in Portuguese). [4] ASTM: ASTM E519-10. Standard test method for diaogonal tension (shear) in masonry assemblages. s.l. : American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA., 2010. [5] Marques A. I. (2020). Rehabilitation of old buildings: reducing seismic vulnerability by strengthening the walls (Original title: Reabilitação de edifícios antigos: redução da vulnerabilidade sísmica através do reforço de paredes). Lisbon, Portugal : Instituto Superior Técnico. (Doctoral dissertation). [6] Marques A. I. [et al.] (2018). Diagonal compression test on old brick masonry walls (Original title: Ensaios de compressão diagonal em paredes antigas de alvenaria de tijolo.). Porto : Construção 2018. 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Branco Universidade de Coimbra, ISISE, Coimbra, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Al-Madan de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo no livro RESUMO Ao longo das margens do Rio Tejo, sobretudo entre Vila Franca e Santarém, existem diversos assentamentos urbanos de pescadores com construções típicas em madeira - os Avieiros do Tejo, cuja designação teve origem em Vieira de Leiria, de onde eram naturais os pescadores. Terá sido um movimento migratório, iniciado em finais do séc. XIX e que cessou pelos anos 20 do séc. XX, que levou ao estabelecimento de comunidades ribeirinhas dedicadas à pesca no Tejo. Construídas nas margens do rio, as Aldeias Avieiras são caracterizadas por serem erguidas sobre estacas, para não serem afetadas pelas cheias. Tratam-se de construções sustentáveis, feitas com materiais locais e, de acordo com um engenhoso sistema construtivo, com forte identidade arquitetónica e singularidade de características construtivas. Presentemente, estão em risco, devido ao abandono e às constantes adulterações arquitetónicas e construtivas. No entanto, estas aldeias possuem um elevado potencial, por se situarem em zonas aprazíveis sobranceiras ao Tejo e por constituírem um importante património de características específicas excecionais que importa conhecer e preservar. Este trabalho resume os resultados de visitas e pesquisa realizadas nos avieiros do concelho de Alpiarça, particularmente no Patacão de Cima, onde existem ainda várias construções que mantêm a sua autenticidade. PALAVRAS-CHAVE: Aldeias Avieiras, arquitetura vernacular palafítica, património 269 270 1. INTRODUÇÃO Os pescadores naturais de Vieira de Leiria, no inverno, para fugir ao mar revolto da costa atlântica rumavam até ao Tejo onde se instalavam nas suas margens, procurando assim o seu sustento. Finda a estação voltavam à praia da Vieira, onde prosseguiam a faina da pesca no mar. Após algumas campanhas ou épocas de pesca, houve quem se fosse estabelecendo de modo mais permanente no rio Tejo, constituindo pequenos núcleos urbanos designados por Avieiros, povoamentos que se estenderam de modo disperso ao longo das margens do rio Tejo, entre os concelhos de Vila Franca de Xira e de Abrantes. Eram comunidades muito fechadas assentes no núcleo familiar e segregadas, tanto por vontade própria como por animosidade da população rural. Impedidas de construir em terra firme e com parcos recursos, as famílias trabalhavam e viviam uma boa parte do ano nas bateiras de seis ou sete metros de comprimento por metro e meio de largura, parcialmente cobertas por uma lona e que eram, assim, simultaneamente meio de transporte para a faina de pesca, arrumos, cozinha e quarto. A vontade de fixação, de ter uma morada, de deixar a vida nómada feita de sacrifícios, pobreza e instabilidade, levou gradualmente ao surgimento das Aldeias Avieiras. Construíram as primeiras habitações à borda-d’água – as barracas de caniços ou lona. As Aldeias Avieiras são caracteristicamente assentamentos urbanos paralelos à margem do rio que, por norma, se adaptam à topografia e à proximidade com as águas. Ocupavam as pequenas faixas arenosas, situadas nas margens do rio Tejo, em zonas de praticamente nula validade para os proprietários de terras, às quais não davam uso agrícola. As construções, a princípio mais instáveis ou precárias, tenderam a evoluir no sentido de uma maior qualidade construtiva e de conforto habitacional. Assim, as pequenas casas de canas construídas pelos próprios foram sendo substituídas por construções de madeira, valendo-se da estrutura palafita assente sobre estacas de madeira, de modo a evitar o alagamento pelas cheias do Tejo (Fig. 1). Figura 1 – Evolução das habitações dos Avieiros do Tejo Eram construções económicas e sustentáveis, em que se aproveitavam os materiais locais e se fazia uso de um sistema construtivo engenhoso e simples. Presentemente muitas destas construções estão degradadas em consequência do abandono, ou de terem sofrido adulterações arquitetónicas e construtivas, especialmente pela incorporação de betão armado e de alvenarias. Estas aldeias Avieiras estão localizados em locais aprazíveis, com vistas magníficas sobre o Tejo e a Lezíria e precisam de ser prevervados, não só por constituírem um importante património cultural, mas também por possuirem um grande potencial turístico, podendo melhorar as condições de vida de quem ainda ali subsiste. 2 A ALDEIA AVIEIRA DO PATACÃO DE CIMA A Aldeia Avieira do Patacão de Cima situa-se na margem esquerda do Rio Tejo, no concelho de Alpiarça. É composta por dois núcleos distintos: o núcleo mais a norte, que remonta às origens do assentamento, e o segundo composto por habitações alinhadas e encostadas a um valado (dique), que remonta à década de 60 do séc. XX. As construções são em madeira, com revestimento exterior em tábuas verticais, um elemento predominante e de cariz original. Embora hoje esta aldeia seja a que surge mais afastada das margens do rio, inicialmente as suas casas foram construídas junto à margem e estiveram sujeitas às impetuosas cheias do Tejo (Fig. 2a). Com a construção de barragens que regularizaram as cheias e com os transvases, o leito do rio passou a ocupar uma secção mais diminuta e regular, permitindo assim a ocupação de parte do antigo leito, com grandes extensões de culturas (Fig. 2b). Também foi construído um grande talude, para melhor proteger as antigas terras e garantir um acesso às propriedades na invernia, passando o acesso às casas a CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas ser feito ao nível desse talude. No Patacão, este talude e a relação das casas com este elemento estabeleceram uma implantação diferenciada das outras aldeias. a) b) Figura 2 - a) Leito do rio antes da construção das barragens: A-margem antiga; C-nível de cheia; b) Leito do rio após a construção de barragens: B – Margem consolidada; D – Novo nível de cheia A implantação das casas, viradas de costas para o rio, seguia uma regra de organização espacial correspondente ao nível de ligação entre as diversas famílias, algumas geminadas outras não. As casas do Patacão foram construídas individualmente, em linhas paralelas às margens. Possuíam essencialmente duas divisões (sala de arrumos e quarto) e uma varanda. Eram cobertas por um telhado de duas águas, quebrado na zona das varandas. Numa fase posterior, em algumas delas teriam sido colocadas, nas salas, lareiras em alvenaria de tijolo com extensos apanha fumos. Simultaneamente, também em algumas delas, os pisos térreos foram sendo tapados e destinados a arrumos. Nestas casas, as janelas e portas das fachadas estavam voltadas para terra. As casas estavam elevadas sobre palafitas de madeira, para evitar danos das habitações quando o rio Tejo saía do seu leito. O constante apodrecimento das estacas de madeira teria levado à sua substituição por estacas de betão. Neste sistema palafítico, cada casa assentava em nove estacas dispostas em três linhas. Sobre as estacas eram colocadas três vigas, com seção aproximada de (15x15)cm2, paralelas à fachada principal. Sobre estas assentavam, perpendicularmente, outras vigas de menor secção para a colocação do soalho. Todo este conjunto formava um estrado muito característico destas construções que tinham uma área compreendida entre os 35 e os 45m2. Este artigo, resultante de visitas e pesquisas realizadas aos Avieiros de Alpiarça, descreve e ilustra o sistema estrutural e os pormenores construtivos das habitações da Aldeia do Patacão, que apesar de ter ficado desabitada e ao abandono desde a década de 90 do séc. XX, preserva ainda muitas das suas caraterísticas originais, o que a destaca das outras aldeias pela sua autenticidade (Fig. 3). Figura 3 – Casas da Aldeia do Patacão 3 CONCLUSÕES As aldeias Avieiras são o único exemplo em Portugal da arquitetura vernacular palafítica sob a forma de assentamentos urbanos. Representam assim um importante património, que está em risco de se perder, sobretudo devido ao não reconhecimento da importância e da realidade desta cultura Avieira, não apenas arquitetónica mas associada a outros valores culturais como artes de pesca, vestuário, gastronomia, dança e manifestações religiosas. Estranhamente, verifica-se o abandono e contínua descaraterização, bem como deficientes condições de habitabilidade das construções Avieiras, face à sua idade e à inexistência de infraestruturas. Estas aldeias encontram-se implantadas em locais de elevada qualidade ambiental e paisagística e a existência de várias comunidades de pescadores avieiros ainda ativas, podendo tornar possível e viável a recuperação destes núcleos com características originais. A sua recuperação potenciaria a exploração de novos projetos turísticos sustentáveis e poderá contribuir para o aumento da competitividade da região. Apesar dos esforços desenvolvidos por associações e entidades e das várias iniciativas, estudos e fóruns realizados, há ainda muito a fazer para dar a conhecer, valorizar e preservar a Cultura Avieira. 271 272 REFERÊNCIAS [1] Serrano, J. (2015). Factores identitários da cultura Avieira, Gabinete de Coordenação do Projecto da Cultura Avieira, Instituto Politécnico de Santarém, Santarém. 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Arquitetura Popular Portuguesa, Sistemas de Construção, Vol. XV, Livros Horizonte, Lisboa. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 273 274 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Estratégias de apoio à manutenção preditiva em edifícios existentes Raquel Matos, Hugo Rodrigues, Pablo Benitez, Aníbal Costa, Alfredo Rocha, Fernanda Rodrigues 1 RISCO, Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal RESUMO O tempo de vida útil de um edifício é resultado de uma série de fatores inerentes ao projeto, procedimentos e materiais aplicados, condições de utilização, eventuais solicitações não previstas e ações de manutenção. As ações de manutenção são fundamentais para minimizar a ocorrência de anomalias e, para que a sua implementação seja eficiente, é necessário estudar os fatores que interferem e agravam a degradação dos materiais para otimizar o seu custo-benefício. A gestão da manutenção ao longo da vida útil do edifício é um assunto que requer otimização considerando o alto custo associado à fase de utilização do edifício devido aos custos de operação e manutenção. Para esse efeito, pretende-se otimizar a estratégia de manutenção preditiva, de forma a antecipar as falhas e prever as ações de manutenção no tempo. Assim, este trabalho tem como objetivo o estudo de uma curva de degradação já validada em vários países, de forma a prever a degradação e determinar o momento ótimo para aplicação de ações de manutenção. O contexto deste modelo de degradação apresenta a corrosão induzida por carbonatação em estruturas de betão armado, durante a sua vida útil, sendo este um dos mecanismos mais importantes de degradação de edifícios. Esta curva de degradação foi adaptada às condições climáticas e às características construtivas dos edifícios da cidade de Aveiro e aplicada a dois casos de estudo, permitindo concluir que apesar do estado de degradação do material ser intensificado devido às alterações climáticas, o estudo requer continuidade para que sejam considerados os efeitos da reação química da corrosão induzida por cloretos nas estruturas de betão armado desta cidade, devido à proximidade da costa atlântica. PALAVRAS-CHAVE Manutenção preditiva; Gestão da manutenção; Curvas de degradação; Corrosão induzida por carbonatação; Betão armado; Edifícios existentes. 275 276 1. INTRODUÇÃO A gestão da manutenção é essencial para aumentar a vida útil dos materiais [1] [2]. No entanto, a falta de informação acerca dos mecanismos de degradação dos materiais e dos fatores como as alterações climáticas que promovem a aceleração dos mesmos, causam constrangimentos na aplicação das ações de manutenção e reabilitação o que provoca processos complexos e onerosos [3][4]. Desta forma, este estudo tem com objectivos antecipar as falhas dos sistemas e planear as ações de manutenção adequadas. Para esse efeito, este artigo apresenta o estudo e adaptação de um mecanismo de degradação das estruturas de betão armado sob o efeito de projeções climáticas.Este artigo apresenta primeiro uma abordagem conceptual. De seguida, é descrito o processo de adaptação da curva de degradação das estruturas de betão armado às projeções climáticas da cidade de Aveiro, em Portugal. Apresenta-se a sua aplicação a dois casos de estudo e finalmente as conclusões. 2. ABORDAGEM CONCEPTUAL A manutenção consiste na ação de intervir regularmente no edifício através de tarefas de reparação e de manutenção, com a intenção de manter o desempenho do edifício ao longo do seu ciclo de vida [5]. As ações de manutenção pró-ativas, compostas pelas ações de manutenção preventivas e preditivas são as que mais contribuem para a conservação dos edifícios. A manutenção preventiva compreende atividades de manutenção planeadas em intervalos pré-determinados [4], no entanto, a falha do sistema construtivo pode ocorrer antes da ação de manutenção programada, o que pode causar cenários catastróficos. A manutenção preditiva é baseada em informação/inspeções que indicam o estado de deteorização do edifício ou sistema. Neste tipo de manutenção os indicadores do sistema permitem antecipar as falhas e, de acordo com essa informação, prever as ações de manutenção no tempo [6]. Para esse efeito, é essencial o estudo das curvas de degradação. 2.1 CURVA DE DEGRADAÇÃO A curva de degradação é uma representação gráfica do desempenho dos sistemas construtivos ao longo da sua vida útil sendo a base para a elaboração de uma estratégia de manutenção eficiente. Tem como objectivo prevenir a degradação prematura e prolongar a vida útil dos sistemas construtivos. Durante a revisão bibliográfica realizada, foi possível verificar que têm sido desenvolvidos vários estudos que consideram a influência das alterações climáticas na degradação das estruturas de betão armado por corrosão induzida por carbonatação, no entanto, alguns destes estudos carecem de validação [1]. No presente caso de estudo foi adotado o modelo desenvolvido por Talukdar [7][8][9], cujo modelo de degradação será abordados nos capítulos seguintes. 2.2 CORROSÃO INDUZIDA POR CARBONATAÇÃO O betão é um material durável, económico e versátil [7], sendo usualmente reforçado com armadura de aço, o que lhe permite adquirir capacidade de resistência à tração [10]. No entanto, um dos processos de degradação que advém da combinação destes dois materiais é a corrosão induzida pela carbonatação que está diretamente relacionada com as variáveis climáticas [11] e com os gases com efeito de estufa (especialmente o CO2). Por isso, é essencial que os efeitos das alterações climáticas sejam considerados na previsão da degradação das estruturas de betão armado, caso contrário, estas podem degradar-se mais rapidamente do que o previsto [12]. Este tipo de degradação é caracterizado pela reação do hidróxido de cálcio resultante da hidratação do cimento com o dióxido de carbono existente na atmosfera, formando carbonato de cálcio e água Eq. (1) [13][7][14]. (1) A principal consequência da carbonatação é a descida do pH da solução do betão para valores na ordem dos 8, o que provoca instabilidade na camada de proteção do aço contra a corrosão [13], [15]–[18], promovendo assim o início do processo de corrosão [19]. O processo de corrosão inicia-se quando a reação de carbonatação do betão se encontra a 5 mm de distância da armadura de aço [14], do qual resulta a formação de óxido de ferro (“ferrugem”) que afeta a resistência da estrutura devido à perda de secção da armadura e também da ligação entre o aço e o betão, provocando fissuração da superfície do betão [7], [14]. Existem várias condicionantes do processo, nomeadamente os cenários climáticos de seguida explorados. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.3 CENÁRIOS CLIMÁTICOS Os parâmetros climáticos que mais influenciam na reação de carbonatação do betão são a humidade relativa, a temperatura e a concentração atmosférica de CO2, sendo este último o mais condicionante devido ao seu rápido aumento [20], [21]. De forma a integrar estes parâmetros, a curva de degradação alvo de estudo baseou-se em cenários climáticos. Os cenários climáticos são uma representação do clima futuro e são utilizados para a avaliação de futuras mudanças climáticas e dos custos e benefícios das metas climáticas implementadas. De acordo com Talukdar e Banthia (2016) [9], este estudo inclui os cenários “Representative Concentration Pathways” (RCPs) de acordo com o IPCC [22], uma vez que são cenários mais detalhados e que se baseiam no forçamento radiativo e antrópico de gases de efeito estufa, até aproximadamente ao ano de 2100. São caracterizados por serem um conjunto de 4 cenários, que correspondem a forçamentos radiativos de 8.5, 6.0, 4.5 e 2.6 W/m2. O primeiro cenário (RCP 8.5) é o pessimista, caraterizado pelo crescimento contínuo nas emissões de gases de efeito estufa, os dois cenários de estabilização (RCP 4.5 e RCP 6.0), em que o forçamento radiativo é estabilizado antes de 2100, devido à adoção de um conjunto de políticas mitigadoras com vista a reduzir as emissões de gases efeito de estufa, e um cenário otimista (RCP 2.6), que traduz um forçamento global relativamente baixo, equivalente a um aumento global de temperatura de 1,5ºC [22]. 2.4 MODELO DE DEGRADAÇÃO Como já referido este estudo foi desenvolvido com base no modelo de degradação desenvolvido por Talukdar (2013) [7] e explorado por Benitez (2018) [14]. Este modelo avalia a profundidade de carbonatação nas estruturas de betão armado ao longo do tempo, considerando as variáveis climáticas dinâmicas e as construtivas. O fator diferenciador deste modelo caracteriza-se por incluir os parâmetros climáticos tendo em conta a sua variação dinâmica ao longo do tempo no processo de degradação. O modelo calcula a difusão dos gases de efeito de estufa pela camada porosa do betão através de um modelo numérico baseado na Segunda Lei de Flicks, no qual equações diferenciais traduzem a variação das concentrações de CO2 e Ca(OH)2, que foram calculadas pelo Método das linhas com o auxilio do Matlab. Através destas equações foi possível obter a concentração de gases a cada 5 mm até atingir o nó que dista 5 mm da armadura de aço (início da corrosão da armadura). O modelo de carbonatação segue os princípios da degradação formulados por Tutti [23], que caracteriza o processo através de duas fases: a primeira fase caracterizada pelo início da corrosão e a segunda pela propagação. A fase de iniciação da corrosão, caracteriza-se pelo decréscimo do pH do betão abaixo dos 8 o que provoca despassivação do aço. O processo de corrosão inicia-se na segunda fase, no qual os produtos da corrosão formam uma camada expansiva 2 a 10 vezes maior do que o estado original e que precipita até à superificie do betão, provocando a fissuração total do recobrimento do betão devido às tensões provocadas [24]. Este modelo já foi validado através de resultados experimentais resultantes da sua aplicação a infraestruturas localizadas em diversas cidades do mundo: Londres, Nova York, Mumbai, Sydney, Toronto, Vancouver [7][8] [9] e Assunção no Paraguay [1][2] [14]. Neste trabalho , foi adaptado às condições climáticas da cidade de Aveiro. 3. APLICAÇÃO DO ESTUDO À CIDADE DE AVEIRO 3.1 DADOS CLIMÁTICOS Aveiro é uma cidade localizada no Litoral Oeste de Portugal, caracterizado por um clima ameno devido à sua proximidade com o Oceano Atlântico. De acordo com a classificação Koppen, o clima de Aveiro é temperado (Csb) caracterizado por invernos temperados e verões secos quentes [25]. O objetivo de aplicação dos RCPs neste estudo é avaliar os efeitos das alterações climáticas no processo de degradação das estruturas de betão armado na cidade de Aveiro, por isso, foram selecionados os cenários correspondentes aos RCP 4.5 e RCP 8.5 como o melhor e pior cenários respectivamente (Tabela 1). Tabela 1. Tipos de Representative Concentration Pathways (RCP) considerados [26]. 277 278 Para este estudo foi também incluido um cenário de controlo que não considera alterações climáticas ao longo do tempo e que para isso, considera a humidade relativa de 85% e a temperatura média anual de 14.6ºC [27]. Para se obterem as curvas de degradação adaptadas à cidade de Aveiro considerando as alterações climáticas, foram usados os dados provenientes do software CORDEX para cada cenário selecionado, que produz os cenários climáticos regionais a nível global. O modelo climático utilizado foi o Hadley Global Environemnt Model 2 – Earth System (HadGEM2-ES), escolhido para gerar as temperaturas mensais e as concentrações de CO2 num período de 2006 a 2100 para a cidade de Aveiro. De seguida, esse modelo climático foi introduzido no modelo de carbonatação desenvolvido pelo Talukdar (2013) [7] de forma a obter as curvas de degradação para as estruturas de betão armado. 3.2 PROPRIEDADES QUÍMICAS DO BETÃO. Para o presente estudo, o mecanismo de degradação foi simulado considerando quatro alternativas de resistência de betão como apresentado na Tabela 2. Tabela 2. Valor limite para a composição e para as propriedades do betão. 3.3 REPRESENTAÇÃO DO MODELO Para estes tipos de betão, este modelo foi aplicado a duas estruturas de betão armado, primeiro a uma torre de instrução e de vigilância de Bombeiros e segundo a uma ponte de betão armado, considerando os vários cenários climáticos (Tabela 1), as classes de resistência de betão (Tabela 2) e também variando o estado de conservação da superfície do betão (com e sem fissuração). A representação do mecanismo de carbonatação e as simulações foram possiveis através de scripts em Matlab R2019b. Desta forma, este software, permitiu obter a simulação da difusão do CO2 numa secção de betão usando o método das linhas para obtenção do tempo em anos, até que a carbonatação atinja uma distância de 5 mm da armadura. 3.4 CASO DE ESTUDO O modelo de degradação mencionado foi aplicado a dois casos de estudo. O primeiro foi uma torre de instrução e de vigilância de Bombeiros, localizada no distrito de Aveiro. Foi construída em 1989 e aquando da sua construção não foi sujeita a quaisquer testes de qualidade do betão e possui cerca de 1.5 cm de recobrimento. Hoje em dia, o mau estado de conservação do edifício é evidente, através da fissuração e destacamento do betão, das armaduras à vista e da sua oxidação (Figura 1, 2, 3). Figura 1. Torre de instrução de bombeiros em betão armado. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas A curva de degradação foi aplicada variando as propriedades químicas e físicas do betão apresentadas na Tabela 2 para a superficie intacta do betão e para a superfície fissurada. Na Figura 4 apresentam-se os resultados correspondentes à superfície do betão sem fissuração (Alternativa 1) e para as classes C20/25 e C30/35. Na Figura 5 apresentam-se os resultados correspondentes à superfície do betão com 1 % fissuração (Alternativa 2) e para as classes de resistência C20/25 e C30/35. a) Classe de Betão: 35/45 MPa b) Classe de Betão: 20/25 MPa Figura 4. Profundidade de carbonatação do betão armado da Torre de Bombeiros para 50 anos, para as classes de betão a) C30/35 MPa e b) C20/25 MPa. (Alt. 1) a) Classe de Betão: 35/45 MPa b) Classe de Betão: 20/25 MPa Figura 5. Profundidade de carbonatação do betão armado da Torre de Bombeiros para 50 anos considerando a superfície do betão fissurada em 1% e para as classes de betão a) C35/45 MPa e b) C20/25 MPa. (Alt. 2) O início da corrosão da armadura neste caso de estudo ocorre quando a frente de carbonatação atingir a profundidade de 10 mm ou seja, quando esta se encontrar a 5 mm da armadura. A partir das Figuras 4 e 5 é possível verificar que quanto maior a classe de resistência do betão, mais retardado é o início da corrosão. Isto deve-se à menor razão água/ligante, o que contribui para a redução da porosidade e consequentemente diminui a difusão do CO2, o que justifica que o início de corrosão da armadura embebida no betão de classe C35/45 exceda os 50 anos. Além disso através da comparação entre a Alternativa 1 (Figura 4) e a alternativa 2 (Figura 5) é possível verificar que a profundidade de carbonatação acelerou em 50 % na alternativa 2 e que o início da corrosão ocorre 33% mais cedo do que na Alternativa 1. O Segundo caso de estudo corresponde a uma ponte sobre a Ria de Aveiro que atravessa da Murtosa para a Torreira (Figura 6), cujo recobrimento é entre cerca de 55 mm e 65mm. 279 280 Figura 6. Ponte da Varela. Para este caso de estudo, a curva de degradação foi aplicada tendo em conta as classes de betão C35/45 e C30/37 e considerando a alternativa 1 sem fissuração da superfície do betão (Figura 7) e a alternativa 2 correspondente a 1% da superfície do betão fissurada (Figura 8). Esta simulação foi realizada para 100 anos. a) Classe de Betão: 35/45 MPa; b) Classe de Betão: 30/37 MPa Através das Figuras 7 e 8 é possível verificar que nenhum dos casos apresenta início da corrosão e foi verificado que a profundidade de carbonatação última é atingida cerca de 10 a 12 % mais rapidamente no cenário RCP 4.5 do que no cenário de controlo. No entanto, esta ponte está também sujeita ao ambiente agressivo da exposição marítima, pelo que este modelo pode estar a fornecer resultados erróneos o que pode possibilitar o aparecimento do dano inesperadamente. Desta forma, para uma representação rigorosa do mecanismo de degradação dos casos de estudo nesta cidade, este modelo deve incluir a degradação de corrosão induzida por cloretos. 4. CONCLUSÕES Uma avaliação contínua do desempenho dos edifícios é crucial para prevenir o consumo elevado de recursos naturais bem como o seu desperdício e para diminuir o custo das intervenções. Para esse efeito, este artigo apresenta curvas de degradação de estruturas de betão armado por corrosão devido à carbonatação que poderão servir de base ao estabelecimento de uma estratégia de manutenção preditiva, baseada num modelo de carbonatação que fornece uma perspetiva sobre a reação de carbonatação nas estruturas de betão armado ao longo do tempo sob os efeitos das alterações climáticas (concentração de CO2). Este modelo validado previamente, foi adaptado à cidade de Aveiro, tendo em conta as classes de resistência do betão, os dados climáticos projetados considerando cenários RCP. Do estudo realizado e dos resultados apresentados é possível concluir que as classes de resistência do betão, o recobrimento adotado e as condições climáticas representam importantes condicionantes no processo de início da corrosão. Este trabalho é relevante, uma vez que é essencial que os efeitos das alterações climáticas sejam considerados na previsão da degradação das estruturas de betão armado, caso contrário, estas podem deteriorar-se mais rapidamente do que o previsto, o que resultará em ações de manutenção e de reabilitação bastante dispendiosas. Através do modelo e das curvas de degradação aplicadas à cidade de Aveiro é possível perceber o início da corrosão da armadura e o tempo de propagação da carbonatação consoante as características da estrutura e sob a influência das alterações climáticas, permitindo antecipar o dano e desta forma planear ações de manutenção adequadamente. Como desenvolvimentos futuros perspetiva-se a inclusão do mecanismo de degradação da corrosão induzida por cloretos neste modelo, de forma a que a sua aplicabilidade seja mais rigorosa às estruturas de betão armado na cidade de Aveiro. 281 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas AGRADECIMENTOS O estudo realizado foi realizado ao abrigo de uma bolsa de doutoramento concedida à primeira autora com a referência SFRH/BD/147532/2019 com financiamento comparticipado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) e pelo Fundo Social Europeu e por fundos nacionais do MCTES. REFERÊNCIAS [1] Benítez, P., Rodrigues, F., Talukdar, S., Gavilán, S., Varum, H., e Spacone, E. (2019) Analysis of correlation between real degradation data and a carbonation model for concrete structures, Cement and Concrete Composites, vol. 95, no. January 2018, pp. 247–259, doi: 10.1016/j.cemconcomp.2018.09.019. [2] Benítez, P., Rocha, E., Talukdar, S., Varum, H., e Rodrigues, F. 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Assim, uma gestão da manutenção eficaz é essencial para garantir o desempenho e permanência dos sistemas em serviço, desacelerar os processos de degradação e, consequentemente, aumentar a vida útil dos materiais. Desta forma, este trabalho tem como objetivo otimizar a gestão da manutenção de edifícios existentes, através da avaliação do estado de conservação de um edifício para estabelecer prioridades de aplicação de ações de manutenção. Para este efeito, desenvolveu-se uma metodologia posteriormente aplicada ao caso de estudo do departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, constituída por: 1) Inspeção do estado de conservação do edifício e diagnóstico de anomalias; 2) Cálculo do CCV do edifício; 3) Cálculo automático do Building Performance Indicator com recurso ao Building Information Modelling (BIM) através da sua aplicação com o software Revit e Dynamo. Este trabalho realça a importância do BIM na gestão do edificado ao longo da sua vida útil, permitindo uma constante atualização do modelo do edifício, diminuição da perda de informação tirando partido da oportunidade colaborativa que a metodologia proporciona. Através deste estudo foi possível definir os sistemas construtivos/materiais mais carentes de manutenção e através de uma representação gráfica é possível visualizar de forma expedita as prioridades de manutenção. PALAVRAS-CHAVE: Avaliação do estado de conservação; Edifícios existentes; BIM; Indicadores Chave de Desempenho; Manutenção; Sustentabilidade. 283 284 1 INTRODUÇÃO A gestão da manutenção é composta pelo planeamento de inspeções, pela sua avaliação, bem como das necessidades de intervenção [1] sendo a aplicação destas imperativa para prolongar a vida útil dos materiais e para prevenir o consumo de recursos naturais, bem como o seu desperdício. De modo a que a estratégia de gestão da manutenção, no âmbito do Facility Management (FM), seja eficaz e de acordo com os princípios da sustentabilidade, existe a necessidade de introduzir ferramentas quantificáveis para avaliação do Building Condition Assessment (BCA) [2][3]. Assim, o principal objectivo deste trabalho é avaliar o estado de conservação do edificado através do cálculo automático de um indicador chave de desempenho (KPI) através de um software BIM – Revit da Autodesk – possibilitando estabelecer prioridades das ações de manutenção de forma automática e célere. Para este efeito, o Building Performance Indicator (BPI) será aplicado ao edifício do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro através de uma metodologia para auxiliar os sistemas de gestão da manutenção. A metodologia aplicada ao caso de estudo é composta por: 1) Inspeção do estado de conservação do edifício e diagnóstico de anomalias; 2) Cálculo do Custo do Ciclo de Vida (CCV) do edifício; 3) Cálculo automático do BPI com recurso à metodologia BIM, com recurso ao software Revit e com auxilio da programação em Dynamo. Este estudo distingue-se pela contribuição para a otimização da gestão da manutenção, através da quantificação do estado de conservação dos sistemas construtivos e, consequentemente, da priorização das ações de manutenção de forma automática, tirando partido de novas metodologias como o BIM. Nas próximas secções serão apresentados alguns conceitos importantes para um melhor entendimento da metodologia, a sua aplicação ao caso de estudo e, finalmente, serão apresentados os resultados e as conclusões. 2 CONCEITOS Durante o ciclo de vida de um edifício [4][5], as fases de construção, de operação e demolição consomem aproxidamente cerca de 15 % dos recursos hídricos e 36 % da energia mundial e produzem cerca de 40% dos gases com efeito de estufa [5][6][7]. A fase de operação de um edifício é a fase mais longa, com a sua vida útil a exceder os 50 anos, sendo dependente de ações de manutenção para manter os requisitos mínimos de serviço dos seus sistemas [8]. Para que estas ações de manutenção sejam apropriadas, os indicadores de desempenho devem ser sujeitos a uma monitorização contínua, iniciada pela metodologia do BCA. O BCA possibilita o estabelecimento de uma estratégia de manutenção predictiva, na qual se realiza a monitorização dos parâmetros que indicam o nível de desempenho do edifício, permite avaliar e detetar sinais prematuros que antecedem as falhas e proporciona informação para planear os procedimentos de manutenção adequados [9]. 2.1 Building Condition Assessement O BCA deve ser a base para a gestão da manutenção de um edifício [2], já que avalia e quantifica as condições físicas de um ativo construído durante a sua vida útil [10]. Através desta avaliação é possível otimizar os planos de manutenção e estabelecer prioridades nas atividades de manutenção, bem como diminuir os orçamentos alocados a esta atividade. Uma estratégia de gestão da manutenção eficaz deve ser orientada pelo BCA, através de análises objetivas, baseadas em parâmetros quantitativos, nomeadamente KPIs, que permitem caracterizar o desempenho do edifício durante a sua vida útil [1][3]. 2.2 Indicadores chave de desempenho (KPIs) Os KPIs fornecem uma medida quantitativa do desempenho atual do edifício, permitem estabelecer projeções futuras e possibilitam avaliar o progresso do desempenho dos edifícios [6]. Os KPIs são de grande utilidade para os proprietários e gestores de edifícios, uma vez que lhes permitem ter conhecimento acerca das condições dos seus ativos e consequemente alocar orçamentos adequados para as atividades de manutenção e reabilitação, bem como auxiliar as suas tomadas de decisão. Por isso, a avaliação do estado de conservação através de KPIs tem sido alvo de estudo e de grande interesse [3]. No entanto, estas metodologias na sua maioria tendem a avaliar o estado de conservação do edifício como um todo, e não consideram a avaliação individual dos seus componentes. Por esta razão é que o BPI, se distingue e é escolhido para estudo e aplicação neste artigo, uma vez que possibilita a avaliação do edifício, mas também dos seus sistemas construtivos. 285 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.3 Building Performance Indicator (BPI) O BPI, desenvolvido por Shohet (2003) [11][12][13], é um indicador de desempenho que utiliza escalas de avaliação para avaliar o desempenho dos componentes individuais do edifício (Pn) mas também do edifício a nível global (BPI). A escala de avaliação do BPI varia entre os valores de 0 a 100 e classifica o estado físico e aptidão para o uso do edifício envolvendo a avaliação dos seus vários sistemas (Pn), com base em critérios quantitativos. O BPI é obtido pela eq.1. Em que: BPI – Building Performance Indicator (escala de avaliação de 0 a 100). Pn – Nível de desempenho para cada sistema n (escala de avaliação de 0 a 100) – eq.2. Wn – Contribuição relativa de cada sistema n, de acordo com o CCV. (1) O BPI reflete o nível de desempenho do edifício e a sua classificação obtém-se através do seguinte conjunto de intervalos: BPI > 80 indica boas condições de desempenho. 70<BPI≤80 indica que alguns sistemas do edifício estão em condição marginal, exigindo assim algumas ações de manutenção preventiva. 60<BPI≤70 indica o estado de deteorização do edifício que já exige medidas de manutenção de caracter corretivo e preventivo. BPI ≤ 60 indica um estado precário do edifício. Cada sistema que compõe o edifício é avaliado de acordo com 3 critérios: a condição atual do sistema n (Cn), a frequência de falha do sistema n (Fn); a manutenção preventiva aplicada em cada sistema n (PMn) e as contribuições de cada um destes parâmetros W(C)n, W(F)n and W(pm)n. Para cada sistema, a soma das contribuições deve ser W(C)n + W(F)n + W(pm)n = 1. A escala de avaliação do Pn e dos seus componentes é de 0 a 100 à semelhança do BPI. W(C)n, W(F)n, W(pm)n são os pesos dos fatores Cn, Fn, e PMn, respetivamente, cuja determinação é baseada no custo das falhas e da manutenção preventiva. A soma destes pesos deve ser igual a 1 para cada sistema avaliado. Este indicador foi selecionado para o presente estudo dada a sua fiabilidade, visto que já foi (2) anteriormente validado por 6 especialistas na área do FM [14]. 2.3 Integração dos indicadores chave de desempenho no BIM Segundo a ISO 19650-1 [15], o BIM é definido como a representação digital partilhada das características físicas e funcionais dos objetos para facilitar os processos de projeto, construção e operação, de forma a criar uma base fiável para a tomada de decisões. No Facility Management, o BIM proporciona uma base de dados na qual todo o histórico de informações do edifício se encontra disponível, auxilia análises, inspeções e futuros planeamentos [17][18][19]. O Revit é um software BIM que oferece uma abordagem multi-disciplinar e colaborativa para o processo de projeto, construção e operação. Este software é commumente associado ao Dynamo, o que permite ao Revit adquirir mais funcionalidades paramétricas e de troca e exportação de informação [20][21]. Segundo Aboumoemen et al. (2017) [22] a ligação entre o BIM e os KPIs é de grande vantagem para uma atividade FM, no entanto, ainda é um assunto inexplorado. 3 CASO DE ESTUDO De seguida é apresentada a descrição da integração do BPI no Revit, bem como a exportação dos resultados e a aplicação ao caso de estudo. Esta metodologia foi aplicada ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, construído em 2004/2005, localizado em Aveiro, na zona Oeste de Portugal e a sua aplicação é descrita de seguida. 286 3.1 Caracterização do edifício O Departamento de Engenharia Civil destina-se ao ensino universitário. O edifício possui uma área em planta de cerca de 1613 m2, com 4 pisos,uma sub-cave e 3 pisos acima do Rés-do-Chão. A Figura 1 apresenta a planta do Campus Universitário de Santiago e o Departamento alvo de estudo está assinalado a amarelo. A sua fachada principal está orientada a Nordeste. As fundações são compostas por estacas de betão armado e a estrutura é mista (metálica e em betão armado). O telhado é constituido por estrutura metálica e telha em chapa metálica. O sistema de drenagem de águas pluviais é composto por caleiras de chapa zincada e tubos de queda em PVC. Ao nível dos revestimentos interiores, os pavimentos são revestidos com revestimento de vinilico nas salas de aulas e mosaico de cortiça nos gabinetes dos professores. Os tetos são maioritariamente em gesso cartonado. As portas e janelas exteriores são compostas por perfis metálicos. Na Figura 2, é possível observar um modelo 3D do Departamento de Engenharia Civil desenvolvido em Revit por Tavares (2019)[23]. Figura 1. Localização do edifício no Campus Universitário de Aveiro. Figura 2. Modelo do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro em Revit. Para se analisar a atual periodicidade das ações de manutenção e para identificar as principais anomalias dos edifícios, foram realizadas entrevistas aos funcionários, aos pivots encarregados da manutenção, aos técnicos de laboratório e gestores da manutenção. Além disso, as plantas, alçados e cortes, bem como os custos do ciclo de vida do edifício foram solicitados e foi realizada uma inspeção, bem como um relatório de avaliação do estado de conservação e de diagnóstico do edifício. Posteriormente, foi selecionado um conjunto de sistemas construtivos a avaliar pelo critério Pn, nomeadamente as janelas, cobertura, estrutura metálica, paredes interiores e exteriores, equipamentos mecânicos e de segurança, portas, sistemas de drenagem, sistemas elétricos e elevadores. 3.2 Custo do Ciclo de vida A importância relativa de cada sistema construtivo foi incluída no cálculo do BPI através da sua contribuição. A contribuição de cada sistema é dada por percentagem em função dos custos totais e foi calculada pelos custos de construção, custos de manutenção, custo de grandes intervenções e substituições e custo do ciclo de vida para 50 anos. Apesar de ser um passo importante para este estudo, os resultados obtidos não serão apresentados uma vez que não são o foco deste trabalho. 3.3 Automatização do Building Performance Indicator Neste capítulo irá ser apresentado a integração do BPI no Revit através de parâmetros partilhados e do Dynamo para efetuar a troca bidirecional dos resultados obtidos para o Microsoft Excel. Primeiro, os parâmetros partilhados através dos quais foram integrados os critérios de avaliação Cn, Fn, PMn, de cada sistema, bem como a sua importância relativa na avaliação W(C)n, W(F)n e W(pm), foram atribuídos às famílias dos objectos dos diferentes sistemas construtivos. Após os parâmetros serem atribuídos às famílias, foi possível introduzir a avaliação quantitativa dos sistemas construtivos, em resultado da inspeção efetuada ao edifício, bem como das contribuições calculadas através da estimativa dos custos do ciclo de vida do edifício, tal como representado na Tabela 1. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 1. Tabela do Revit com valores dos parâmetros do BPI para o sistema dos vãos envidraçados. Após este cálculo automático, é essencial a exportação dos resultados introduzidos e obtidos para cada parâmetro para o Microsoft Excel de forma a ser possível o cálculo do valor global do BPI. Esta tarefa foi realizada através de Programação Dynamo – Figura 3. a) b) Figura 3. a) Parte do código em Dynamo para selecção dos parâmetros a extrair e cálculo do valor global de cada parâmetro. b) Parte do código em Dynamo para a extração dos resultados para Microsoft Excel. A interação entre os 3 softwares pretende tirar partido da interoperabilidade dos software Revit-Dynamo-Excel para criar um método automático que permite priorizar as ações de manutenção. Assim, o Dynamo BIM permite seleccionar os elementos e parâmetros a extrair e ainda calcular o valor global de cada parâmetro correspondente a cada sistema construtivo. A Figura 3 apresenta parte da programação realizada pelo software Dynamo BIM. De seguida, a contribuição de cada sistema construtivo foi calculada tendo em conta os custos do ciclo de vida e a sua importância relativa no edifício total, e introduzida no Excel de forma a possibilitar o cálculo do valor total do BPI – Tabela 2. Tabela 2. Ficheiro em Microsoft Excel com os resultados obtidos do Dynamo e cálculo do BPI. 3.4 Análise de resultados O BPI indica o nível de deteriorização do edifício e, neste caso, o valor obtido situa-se entre o intervalo 60<BPI≤70, o que indica que devem ser implementadas ações de manutenção preventiva e corretiva de acordo com as anomalias detetadas durante a inspeção realizada. Além disso, sendo um indicador de desempenho global do edifício, o BPI também permite definir as prioridades das ações de manutenção a implementar através do sub-indicador Pn, visto que este avalia individualmente cada sistema. Assim, através da Tabela 2 é possível verificar que os sistemas com mais necessidade de ações de manutenção são o sistema de AVAC (Equipamento Mecânico), visto que tem o Pn menor, o que indica que é que o 287 288 necessita de ações de intervenção mais urgentes (preventivas e corretivas), a cobertura do edifício, seguida pelos vãos envidraçados. Verifica-se que esta classificação está de acordo com os resultados da inspeção realizada. 3.5 Aplicação do “Color Splasher” Com o propósito de simplificar o processo de gestão da manutenção, os valores obtidos na Tabela 2 foram categorizados por cores no modelo, através de um add-in do Revit nomeado “Color Splasher” (Figura 4). Este add-in permite categorizar intervalos de valores e elaborar uma correspondência de cores, que permitem o reconhecimento e avaliação do estado de conservação dos sistemas construtivos e do edifício de forma célere, tal como apresentado na Figura 5. A classificação de cores é de grande relevância para expressar a condição atual dos sistemas, em que a qual a cor vermelha indica urgência de intervenção no sistema assinalado, e a cor verde indica a condição satisfatória do sistema. Figura 4. Interface do add-in “Color Splasher”. Figura 5. Aplicação do “Color Splasher” à vista 3D do modelo. Através da Figura 5 é possível verificar facilmente que o sistema de AVAC, a cobertura do edifício e os vãos envidraçados são os que necessitam de ações de manutenção urgentes, tal como anteriormente mencionado. 4 CONCLUSÕES A metodologia desenvolvida é inovadora uma vez que permite a recolha e análise de informação acerca do estado de conservação dos edifícios e permite quantificar e avaliar automaticamente o estado de degradação do edifício bem como dos seus sistemas construtivos. Este cálculo é possível através da integração dos critérios do BPI no Revit, da sua atribuição às diferentes famílias de objectos e da interoperabilidade Revit-Dynamo-Excel. Esta metodologia permite otimizar a gestão da manutenção e estabelecer prioridades das ações de manutenção. Além disso, a avaliação quantitativa do estado de degradação dos sistemas foi categorizada por cores no modelo BIM, de forma a que o processo de hierarquização das ações de manutenção seja mais expedito. Esta metodologia pode ser aplicada a qualquer tipologia de edifício e é de grande relevância uma vez que a sua aplicação permite priorizar as ações de manutenção nos edifícios existentes, optimiza a partilha de informação e facilita o registo e recolha de anomalias nos edifícios, bem como a sua análise. Além disso, a sua aplicação facilita a recolha e recuperação de informação acerca do edifício, contribui para a poupança de tempo dos gestores dos edifícios e previne o consumo de recursos. A avaliação do desempenho dos sistemas permite que os gestores dos edifícios sejam capazes de identificar anomalias antecipadamente, de modo a que miminizem os impactos nas operações do edifício e as interrupções no ativo. A aplicação da metodologia colaborativa do BIM tem vindo a ser estudada, evidenciando a celeridade que proporciona nos processos de manutenção, o que motiva a sua implementação no FM e, consequentemente, contribuindo para aumentar a vida útil dos materiais. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas AGRADECIMENTOS O estudo realizado foi realizado ao abrigo de uma bolsa de doutoramento concedida à primeira autora com a referência SFRH/BD/147532/2019 com financiamento comparticipado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) e pelo Fundo Social Europeu e por fundos nacionais do MCTES. REFERÊNCIAS [1] Dejaco, M. C. Re Cecconi, F., Maltese, S. (2017). Key Performance Indicators for Building Condition Assessment. Journal of Building Engineering, 9, 17–28. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2016.11.004 . [2] Abbot, G. R. McDuling, J. J. Parsons, S., Schoeman J.C. (2007). Building condition assessment: A performance evaluation tool towards sustainable asset management. 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Neste contexto, foi estudado o comportamento estrutural de paredes de alvenaria de granito de pano único presentes na maioria dos edifícios antigos do Porto. A partir da identificação das tipologias mais frequentes foi inicalmente realizada uma campanha de ensaios experimentais (ensaios de compressão e de corte cíclico com compressão constante) em modelos de parede construídos em laboratório. Utilizando uma das tipologias ensaiadas, foram posteriormente estudadas duas propostas para o melhoramento do comportamento estrutural destas paredes: a primeira propõe a alteração do processo construtivo e a segunda a injeção de argamassa nas juntas. Dois novos modelos de paredes foram construídos e submetidos à campanha de ensaios referida. A análise e comparação de resultados com os obtidos nos modelos originais mostrou que as duas soluções estudadas melhoram significativamente o desempenho estrutural destas alvenarias. PALAVRAS-CHAVE: Alvenaria de Granito, Ensaios de compressão e Corte, Parâmetros Mecânicos, Melhoramento. 291 292 1 INTRODUÇÃO A intervenção em edifícios antigos continua a constituir um grande desafio, em particular quando se pretendem definir estratégias de atuação em paredes de alvenaria de pedra. No âmbito de uma tese de doutoramento, foi definido um vasto programa de ensaios experimentais em paredes reais de alvenaria de pedra de folha única e protótipos construídos em laboratório, respeitando as técnicas construtivas originais de paredes comuns em edifícios antigos da cidade do Porto. Esta campanha, realizada no Laboratório de Engenharia Sísmica e Experimental (LESE) da FEUP, permitiu compreender o comportamento estrutural destes elementos face a ações solicitantes no seu plano (de compressão e de corte com compressão). A partir deste conhecimento, foi possível propor e ensaiar duas estratégias de intervenção que permitissem melhorar o comportamento estrutural desta tipologia de alvenarias, nomeadamente: i) alterar o procedimento construtivo, eliminando a presença de calços entre os blocos de pedra, em situações onde se propõe a construção, ou a reconstrução deste tipo de paredes e ii) injetar com caldas as juntas de forma a consolidar a parede. 2 MODELOS DE PAREDES O programa experimental envolveu a construção de dois modelos de parede de granito de folha única, respeitando uma das tipologias construída e previamente ensaiada no LESE e identificada como tendo textura Parcialmente Regular (PR). Estes dois modelos, designados como Parcialmente Regular Sem Calços (PR_SC) e Parcialmente Regular INJetado (PR_INJ), foram construídos de forma a representar cada uma das duas propostas de melhoramento do comportamento estrutural: o primeiro à alteração do processo construtivo e o segundo à injeção das juntas com caldas apropriadas, Figura 1. a) b) Figura 1. Modelos das paredes: a) tipologia PR_SC e b) tipologia PR_INJ. 3 ENSAIOS DE COMPRESSÃO Os ensaios de compressão uniaxial foram realizados no LESE, sendo a carga vertical aplicada por dois atuadores, com capacidade máxima total de 3,0MN, e recorrendo a uma prensa com maior capacidade (10MN) disponível no Laboratório de Ensaios de Materiais de Construção (LEMC) da FEUP. O padrão de rotura e fissuração observado nas paredes PR_SC e PR_INJ foi semelhante: ambas exibiram uma rotura brusca após a demarcação de uma linha de rotura ao longo da altura da parede. Comparativamente com o observado na tipologia PR, estas paredes intervencionadas apresentaram menor número de fissuras para um nível de tensão muito superior. Mediante a análise de parâmetros de resistência e de deformabilidade verificou-se que a melhoria das características do material de assentamento, bem como da superfície de contacto entre pedras, proporciona um melhor funcionamento global das paredes. Os resultados obtidos encontram-se indicados na Tabela 1 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 1. Propriedades mecânicas à compressão das paredes: (*) pré e (#) pós-intervenção 4 ENSAIOS DE CORTE COM COMPRESSÃO Foram realizados três ensaios de corte cíclicos no plano por cada tipologia de parede associados a diferentes níveis de tensão vertical, σ0 = 0,4; 0,8; 1,2MPa. O mecanismo de rotura nas paredes PR_SC e PR_INJ foi genericamente de rocking na base durante todo o ensaio e nos dois sentidos do movimento. Na tipologia PR o dano tinha iniciado com a rotura por corte diagonal, acompanhada pela fissuração e delaminação de pedras. A partir dos diagramas histeréticos força-deslocamento e da aplicação de procedimentos de análise, foram quantificados parâmetros que permitem avaliar a eficácia das duas propostas de intervenção por comparação com a parede no seu estado original. A Tabela 2 resume os resultados desta análise: Hcr e Hmax – força horizontal de fissuração e máxima aplicada , µdmax – ductilidade máxima em deslocamento e ξ- amortecimento histerético. Tabela 2. Parâmetros das curvas envolventes médias 5 CONCLUSÕES Com o objetivo de estudar duas propostas de melhoramento estrutural de paredes de alvenaria de granito de folha única foram construídos dois modelos experimentais em laboratório, submetidos posteriormente a ensaios de compressão uniaxial e a ensaios de corte cíclicos no plano com compressão constante. Os resultados obtidos mostraram que as duas propostas estudadas são eficazes e que induzem comportamentos similares para solicitações verticais e horizontais no plano. Deste modo, configuram-se como duas possibilidades de melhoramento estrutural de alvenarias típicas da cidade do Porto, embora com diferentes aplicabilidades: a primeira aplicável a casos de reconstrução e a segunda como opção de reforço de uma parede existente a manter. Estas duas propostas permitiram obter apreciáveis ganhos de resistência e de rigidez à compressão e, no caso do comportamento ao corte, de ductilidade e redução do dano, principalmente para os níveis de tensão vertical usualmente presentes neste tipo de estruturas. 293 294 AGRADECIMENTOS Este trabalho foi financiado por: Financiamento Base - UIDB/04708/2020 e Financiamento programático - UIDP/04708/2020 da Unidade de Investigação CONSTRUCT - Instituto de I&D em Estruturas e Construções - financiada por fundos nacionais através da FCT/MCTES (PIDDAC). Os autores agradecem aos técnicos do Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural – LESE pelo apoio na preparação dos ensaios. REFERÊNCIAS [1] Silva B., Benetta M., da Porto F. (2014). Experimental assessment of in-plane behaviour of three-leaf stone masonry walls. Construction and Building Materials; 53: 149-161. [2] Almeida C., Guedes J.P., Arêde A., Costa C.Q., Costa A. (2011). Physical characterization and compression tests of one leaf stone masonry walls. Construction and Building Materials, 30, 188-197. https://doi:10.1016/j.conbuildmat.2011.11.043 [3] OPCM 3274. (2005). Primi elementi in materiali di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sísmica, come modificato dall'OPCM 3431 del 3/5/05. [4] Silva B. (2012). Diagnosis and strengthening of historical masonry structures numerical and experimental analyses. Tese de Doutoramento em Engenharia Civil, Universidade de Pádua, Itália. [5] Valluzzi M.R., da Porto F., Modena C. (2001). Behaviour of multi-leaf stone masonry walls strengthened by different intervention techniques. III International Seminar Historical Constructions. Possibilities of Numerical and Experimental Techniques, Guimarães, Portugal. [6] Vintzileou E., Miltiadou-Fezans A. (2007). Mechanical properties of three-leaf stone masonry grouted with ternary or hydraulic lime-based grouts”. Engineering Structures; vol. 30 (8); pp. 2265-2276. [7] Almeida, C. (2013). Paredes de Alvenaria do Porto. Tipificação e Caraterização Experimental. Tese de Doutoramento em Engenharia Civil, FEUP, Porto, Portugal. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 295 296 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Análise do avanço da carbonatação em estrutura de concreto dos túneis urbanos Prefeito Marcello Alencar e Rio450, Rio de Janeiro - RJ. Marcelle Fernandes da Costa Rio de Janeiro, Brasil. [email protected] Daniela Berkes Antunes Rio de Janeiro, Brasil. [email protected] Amaro Francisco Codá dos Santos Rio de Janeiro, Brasil. [email protected] RESUMO O processo de carbonatação reduz o pH do concreto, provocando a despassivação da armadura e, consequentemente, contribui para a redução da durabilidade de uma estrutura. A alta concentração de CO2, umidade, traço do concreto, lançamento e cura são fatores pelos quais inicia-se o processo de carbonatação. Neste artigo, são avaliadas as profundidades de carbonatação do concreto nos túneis urbanos Marcello Alencar e Rio450, construídos a fim de preparar o centro do Rio de Janeiro para os eventos mundiais esportivos (Copa do Mundo FIFA de 2014 e Jogos Olímpicos de Verão de 2016). No entanto, com aproximadamente seis anos das inaugurações, as estruturas apresentam precocemente patologias como: infiltrações, fissuras, trincas e corrosão em suas armaduras. O elevado grau de porosidade no concreto, devido à má vibração, torna-o mais permeável. Tendo em vista que os túneis abordados neste artigo encontram-se abaixo do nível do mar, a percolação de água desencadeia o processo de lixiviação dos componentes do cimento, formando as eflorescências observadas frequentemente ao longo do túnel. Além disso, os microporos e macroporos (resultantes da inadequada granulometria e do ar emulsionado durante a fase de mistura e vibração) são capilares com baixo teor de umidade, que permitem a penetração de dióxido de carbono. Ao reagir com hidróxido de cálcio, presente na estrutura úmida, forma carbonato de cálcio, reduzindo o pH do concreto, tornando a armadura desprotegida e vulnerável ao processo de corrosão. A solução de fenolftaleína é uma das formas mais utilizadas para detectar a profundidade de carbonatação e sua abrangência, por meio de aberturas de janelas de inspeção no concreto estrutural. Os dados obtidos através dos ensaios foram compilados e analisados com a finalidade de servir como fundamento para execução de um futuro projeto de reabilitação dos túneis. PALAVRAS-CHAVE: Túneis, Carbonatação, Concreto, Corrosão. 297 298 INTRODUÇÃO O projeto Porto Maravilha foi criado em 2011 a fim de preparar a degradada região portuária no centro do Rio de Janeiro para os eventos mundiais esportivos: Copa do Mundo FIFA de 2014 e Jogos Olímpicos de Verão de 2016. Dentre as obras previstas, estavam obras de infraestrutura, demolição do Elevado da Perimetral, construção dos museus: Museu de Arte do Rio e Museu do Amanhã, construção de ciclovias, implantação do VLT (veículo leve sobre trilhos), construção de túneis como o Prefeito Marcelo Allencar e o Rio450. Estes, objetos desse trabalho, tornaram-se importantes rotas de escoamento do trânsito na região central do Rio de Janeiro (Fig. 1). Figura 1. Projeção dos túneis Prefeito Marcelo Allencar (TPMA) e Rio450 (TR450) (Modificado de Google Maps, 2020) 1.1 Túnel Prefeito Marcelo Allencar Com a demolição do Elevado da Perimetral, prevista no projeto Porto Maravilha, o Túnel Prefeito Marcelo Allencar foi construído para aliviar o tráfego proveniente da Avenida Rodrigues Alves até o Aterro do Flamengo, totalizando 3,38 km de comprimento. Sua extensão faz com que o túnel ganhe o título de maior túnel subterrâneo urbano do Brasil. O túnel foi inaugurado em junho de 2016, após quase quatro anos de obra, sendo uma importante rota até hoje, atingindo um fluxo médio de 70 mil veículos por dia, conforme dados internos de monitoramento. O túnel conta com duas galerias contendo três faixas cada. A galeria que possui o fluxo no sentido Rodoviária Novo Rio é conhecida como Mar e a galeria com o sentido Aterro do Flamengo é conhecida como Continente (esses termos serão utilizados nesse trabalho). A subdivisão do túnel é feita em estacas de 20 metros cada. Na galeria Mar, desconsiderando o emboque e desemboque, inicia-se a numeração na estaca E30 e finaliza na E200, já a galeria Continente, tem início na estaca E1030 e finaliza na E1200. O túnel foi construído a 43 metros abaixo do nível do mar e foram utilizadas diferentes metodologias construtivas. Em alguns trechos, para substituir a malha de ferro, foram utilizadas fibras de polipropileno na composição do concreto e, em outros, utilizado concreto armado ou concreto com fibras de aço. A Fig. 2 ilustra a esquematização do túnel. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 2. Esquematização do Túnel Prefeito Marcello Alencar, galerias Mar (superior) e Continente (inferior) (Modificado do Acervo Técnico da empresa, 2021) 1.2 Túnel Rio450 Com 1,48 km de comprimento, a construção do Túnel Rio450 deu início em outubro de 2011. O túnel contempla uma única galeria contendo 3 faixas e atinge uma profundidade máxima de 40 metros abaixo do nível do mar. Sua construção foi realizada por escavação e detonação em rocha. Em alguns trechos, para substituir a malha de ferro, foram utilizadas fibras de polipropileno na composição do concreto e, em outros, fibras de aço. Em março de 2015, a obra foi inaugurada tornando-se uma importante rota e aliviando o tráfego na região central da cidade do Rio de Janeiro. Diariamente, é registrado um tráfego médio de 55 mil veículos. O túnel é dividido em estacas de 20 metros cada, iniciando a numeração na estaca E400 e finalizando na estaca E473+10. A Fig. 3 mostra a esquematização do túnel, bem como o túnel de segurança, com 821 metros de extensão, com sete entradas de emergência, construído para auxiliar a fuga em caso de necessidade. Esse túnel auxiliar também possui uma conexão com o Túnel Prefeito Marcello Alencar. Figura 3. Esquematização do Túnel Rio450 (Modificado do Acervo Técnico da empresa, 2020) 2. MANIFESTAÇÃO DA CARBONATAÇÃO NAS ESTRUTURAS 2.1 Passivação e Despassivação A estrutura de concreto armado, ao ser dimensionada, considerando as principais características e resistências dos materiais a serem utilizados, bem como o meio em que irão atuar, levam também em conta a proteção física e química à armadura. A proteção física se faz contra agentes externos, promovida pela camada de concreto que, quando em espessura e qualidade satisfatórias, inibe o processo de corrosão, visto que envolve o aço contra a exposição ao ambiente. Já a proteção química ocorre através de uma camada passivadora, formada por um óxido, que adere à armadura no momento em que as barras de aço são envolvidas pela pasta de cimento. Isso mantém a armadura em condição de passividade, através da natureza alcalina dos poros do concreto (pH variando entre 12,5 e 13,5), enquanto ele se apresenta em condições adequadas, sem as interferências de agentes agressivos externos (ARAUJO, 2017). 299 300 No entanto, a partir do momento em que algum agente externo agressivo penetra o concreto entrando em contato com a armadura, as condições internas sofrem alterações podendo promover a despassivação do aço. Apesar de diversos mecanismos caracterizarem-se como agentes agressivos possíveis de causar a despassivação da armadura (tais como a ação de águas ácidas, fungos, fuligem, fissuras, entre outros), a carbonatação do concreto e a presença de cloretos são os dois agentes considerados principais causadores desse processo (ANDRADE, 1992). O concreto, devido a sua alta alcalinidade do pH (acima de 12,5), é responsável por assegurar a proteção ou passivação do aço, ao formar uma película protetora em sua volta. Quando o pH alcança um valor igual ou inferior a 11 (devido às interferências de agentes agressivos externos), é destruída, propiciando o desenvolvimento da corrosão. Essa película é caracterizada por ser constituída de óxidos, visto que possui baixa condutividade iônica, baixa solubilidade e boa aderência ao aço. 2.1 O Processo de carbonatação A carbonatação consiste no processo físico-químico que ocorre entre os produtos alcalinos do concreto com gases ácidos. Os produtos alcalinos são resultados da hidratação da pasta de cimento, sendo os principais íons de sódio(Na+), potássio(K+) e cálcio (Ca+2). Já os gases ácidos, estão presentes no ar atmosférico, em maiores concentrações em meio urbano, entre eles o gás sulfídrico(H2 S), o dióxido de enxofre (SO2 ) e o gás carbônico (CO2 ) (CADORE, 2008). A principal reação de carbonatação do concreto é a reação entre o íon de cálcio e o gás carbônico. Nesse caso, o dióxido de carbono penetra nos poros do concreto através de fissuras e reage com a água presente na estrutura, formando o ácido carbônico (H2CO3). A água dissolve o íon de cálcio formando Ca(OH)2. O acido carbônico, por sua vez, reage com este Ca(OH)2 formando cristais de CaCO3 e água, conforme a Eq. (1) simplificada. (1) Os hidróxidos de sódio, potássio e cálcio, propiciam um ambiente de elevada alcalinidade no concreto, sendo seu consumo nas reações de carbonatação, responsável pela redução significativa do pH. Originalmente, o pH do concreto pode variar de 12,5 a 13,5, porém um concreto carbonatado pode chegar a apresentar valores abaixo de 8,5 (MEHTA; MONTEIRO, 2008). Quando o pH alcança valores abaixo de 11, a camada passivadora do aço é destruída, tornando suscetível à corrosão das armaduras. Para que ocorra a carbonatação é necessário ter a presença de CO2 e umidade no concreto. Algumas características podem afetar a facilidade do avanço da frente de carbonatação, como a permeabilidade do concreto, sendo responsável pela penetração ou não do CO2 na estrutura. Além disso, podemos citar a presença de adições minerais, relação água/aglomerante, lançamento e cura, a dosagem, a porosidade, resistência à compressão. (FERREIRA, 2013) Corrosão das armaduras Os metais são encontrados na natureza em forma de óxidos e, para sua extração é necessário um processo com introdução de energia denominado oxidação. Esse processo ocorre devido ao contato dos metais com o ar e a água, formando inicialmente a corrosão, que é o inverso desse processo, representado pela destruição gradativa do metal, formando-se a ferrugem. Conforme apresentado nas Eqs. (2) a (4) a seguir, a reação de oxirredução se dá com o ferro perdendo dois elétrons (sofrendo oxidação) e, pelo processo de redução do oxigênio, resultando em uma equação global que tem como produto o hidróxido de ferro Fe(OH)2 , responsável pela coloração castanha da ferrugem (CARMONA, 2005). 301 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas (2) (3) (4) Sendo assim, a armadura ao se expor a fatores agressivos externos do meio, sofrendo interações físico-químicas, inicia seu processo de corrosão, que consiste no perecimento do material metálico com consequentes perdas de características essenciais como resistência mecânica, elasticidade, ductibilidade, segurança, entre outras, podendo apresentar riscos estruturais. A corrosão, por meio de seu processo eletroquímico, tem como resultados a produção de óxidos e hidróxidos de ferro, denominados produtos da corrosão. Os óxidos e hidróxidos produzem um certo volume nas armaduras que, segundo Mehta e Monteiro (2008), podem atingir cerca de 60% do volume original do metal, causando pressões de até 40 Mpa, ocasionando fissuras e trincas no concreto (CODÁ DOS SANTOS, 2019). O processo eletroquímico é o principal gerador de corrosão das armaduras quando em meio aquoso. Para que esse processo ocorra no aço que está embutido no concreto, é de fundamental importância a existência de um eletrólito, uma diferença de potencial de eletrólitos, a presença de oxigênio e um condutor elétrico. Em situações em que uma ou mais dessas condições não estão presentes (por exemplo quando há revestimento/pintura de proteção), ainda que despassivada, a armadura não sofre corrosão ou sofre, mas em velocidades consideradas desprezíveis de tão baixas. O eletrólito é uma solução aquosa condutora de íons que forma a corrosão por meio de um processo semelhante ao de uma pilha. Sendo assim, deve haver água suficiente no interior do concreto (atuando como o eletrólito condutor) para transportar os íons das reações que geram como produto a corrosão. No entanto, para que essas reações ocorram, o oxigênio é um dos elementos essenciais, conforme a equação de corrosão. A diferença de potencial elétrico existente entre as regiões da armadura resulta na formação de uma corrente elétrica, que permite a migração dos elétrons do metal com menor potencial de eletrodo (o que se oxidou mais e, portanto, produziu mais elétrons livres) para o de maior potencial (o que se oxidou menos, com menos elétrons livres). 3 ENSAIOS DE CARBONATAÇÃO DOS TÚNEIS Diversas patologias foram detectadas ao longo dos túneis em estudo, conforme Figs. 4 a 7. Pontos que apresentavam fissuras e trincas, a porosidade do concreto em diversas áreas ocasionando o processo de lixiviação, a presença de estalactites e, principalmente, os pontos de corrosão visíveis em diversos trechos. Por meio da identificação desses pontos patológicos, tendo em vista a recente construção desses túneis, tornou-se de grande interesse a realização de um estudo, sendo escolhida para enfoque neste trabalho a análise do avanço da carbonatação, por meio dos ensaios de carbonatação com solução alcoólica de fenolftaleína, a fim de detectar o quão suscetíveis à corrosão estão as armaduras ao longo desses túneis atualmente. Figuras 4 a 7. Patologias nos túneis: Infiltração, fissuração, lixiviação e corrosão. (Acervo Pessoal) 302 3.1 Metodologia A metodologia desenvolvida para identificação do avanço do processo de carbonatação nas estruturas dos túneis Prefeito Marcello Alencar e Rio450 foi o ensaio de carbonatação com uso de solução alcoólica de fenolftaleína, um ensaio considerado simples e de baixo custo, porém com resultados precisos. A solução alcoólica de 1% de fenolftaleína é utilizada para medir o pH do meio, ou seja, para classificar se as substâncias são ácidas ou básicas alterando sua coloração conforme o pH. Dessa forma, se o pH for menor do que 8,3, aproximadamente, será incolor; se for maior, sua coloração será em tom magenta (Fig. 8). Figura 8. Diagrama de identificação de pH da Fenolftaleína (Adaptado de Castro, 2003) O Túnel Marcello Alencar foi dividido em trechos de acordo com seu método executivo (trechos em concreto armado, fibra de aço e fibras de polipropileno). Como esse estudo tem a finalidade de medir o avanço da carbonatação ao longo do túnel, desconsideramos os trechos C e E (inteiramente moldados in loco) por conter, em sua maioria, fibras de polipropileno substituindo a malha de ferro, pois não são suscetíveis à corrosão. Nos demais trechos (concreto projetado) foram executados os ensaios espaçados de 5 em 5 metros. Já no Túnel Rio450, por sua menor extensão e método executivo único (paredes moldadas in loco e cambota em concreto projetado), consideramos sua totalidade e seus ensaios realizados de 5 em 5 metros. Essa divisão das estacas em trechos se encontra resumida na Tabela 1. Tabela 1. Divisão das estacas em trechos CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Todos os ensaios foram realizados na parede direita (no sentido do fluxo) e no concreto projetado, pois é o local onde apresenta maior porosidade. Foram delimitadas, com uma serra mármore, janelas de inspeção em formato de figuras geométricas quadradas de aproximadamente 15x15 cm e abertas com o uso de um martelete para apicoar o concreto até descobrir a armação (nos casos em que havia armação). A solução de fenolftaleína foi borrifada no concreto exposto e, após sua mudança ou não de coloração, foi medida, com o auxílio de uma trena, a profundidade da carbonatação, como exemplificado na Fig. 9. Figura 9. Exemplo de ensaio na estaca 1050 da galeria continente do TPMA (Acervo Pessoal) 3.2 Análise dos resultados Os ensaios realizados na Galeria Mar do Túnel Prefeito Marcello Alencar obtiveram constância nos resultados. A média das profundidades de carbonatação ficou em 30 mm, sendo que a maioria apresentou valores próximos, exceto pelas estacas E55 e E130 (com apenas 10 mm) e a E197 (com 75 mm carbonatados). Nesta última, pode-se notar a presença de água infiltrando em elevado fluxo, o que pode ter acelerado a carbonatação nesse trecho. Já na Galeria Continente do túnel Prefeito Marcello Alencar, a média das profundidades de carbonatação apresentou valor um pouco maior, de 32 mm. Os valores dispersaram mais da média, se comparada à outra galeria. As estacas E1050, E1120 e E1197 apresentaram o menor valor do túnel, com 20 mm de carbonatação e a estaca E1100 o maior valor de 65 mm (no local também pode ser observado a presença de infiltração). No túnel Rio450, por sua menor extensão, foram executados dez ensaios. A média ficou em 24 mm de profundidade de carbonatação, sendo a mais crítica na estaca E420 com 40 mm carbonatados e a mais branda na E415 com 10 mm. Os resultados dos ensaios realizados nos túneis estão dispostos nos gráficos das Figs. 10 a 12. 303 304 Figuras 10 a 12. Gráficos dos resultados dos ensaios de carbonatação. Devido ao método executivo utilizado (concreto projetado), foi observado que o cobrimento das armaduras varia significativamente entre os pontos ensaiados. Na maioria dos casos, a distância da faixa carbonatada para a armação ficava acima de 30 mm, porém nas estacas E40 e E50 da galeria mar, E1060 da galeria continente e E460 do túnel Rio450 ficaram entre 10 e 20 mm carbonatados. CONCLUSÕES A carbonatação é um dos processos responsáveis pela degradação da estrutura, uma vez que torna a armação suscetível a corrosão, que por sua vez forma a carepa de corrosão gerando tensões de tração no concreto e consequentemente rompendo-o. Fatores externos podem influenciar a velocidade do avanço da carbonatação. Na estrutura analisada, tem-se um ambiente agressivo: níveis de concentração de CO2 altos e presença de umidade no concreto, por possuir profundidade de aproximadamente 40 metros abaixo do nível do mar. Além disso, a execução e projeto da estrutura também influencia. O concreto projetado utilizado, por ser compactado durante a sua projeção, apresenta valores maiores de porosidade que o convencional, o que facilita a penetração do CO2 na estrutura. Agravando o quadro, foram encontradas patologias como trincas, fissuras e infiltrações que também aceleram esse processo. Com esse cenário, é possível entender as causas das elevadas profundidades de carbonatação dos pontos analisados com apenas 6 anos da construção dos túneis. Pontos mais críticos apresentaram avanços maiores de 1 cm/ano, o que é preocupante tendo em vista a vida útil e durabilidade da estrutura. Ainda, apesar do cobrimento considerável das armaduras, pode-se encontrar locais onde o processo de corrosão já havia iniciado. A maioria dos ensaios apresentou distâncias da faixa de carbonatação à armação de em média 3 cm, o que pode pode ser crítico se considerados os avanços já registrados. A respeito dos dados encontrados, pode-se perceber uma constância ao longo dos túneis, o que mostra que os pontos analisados apresentam exposição similar aos agentes agressivos (gases ácidos presentes no ar atmosférico, umidade, entre outros). Houve exceções pontuais que foram facilmente identificadas durante os ensaios, por apresentarem valores muito acima da média, ocasionadas principalmente por infiltrações locais. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Mesmo com um ano a mais de idade, em comparação aos demais, o túnel Rio450 apresentou valores menores de profundidade de carbonatação apesar de significativos. A galeria continente apresentou média um pouco maior que a galeria mar do túnel Prefeito Marcello Alencar, mas os valores encontrados foram próximos. REFERÊNCIAS [1] Andrade, C. (1992). Manual para diagnóstico de Obras Deterioradas por Corrosão de Armaduras. São Paulo: PINI, p. 104. [2] Araújo, Renata (2017). Avaliação da profundidade de carbonatação em estruturas de concreto armado de uma refinaria de petroleo com vida útil maior de 40 anos. 2o simpósio paranaense d patologia das construções (2o sppc). ISSN 25267248 artigo 2SPPC1022, pp. 266-274. [3] Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT (2014). NBR:6118: Projetos de Estruturas de Concreto. [4] Cadore, W. W. (2008) Estudo da carbonatação da camada de cobrimento de protótipos de concreto com altos teores de adições minerais e cal hidratada. Universidade Federal de Santa Maria, Dissertação de Mestrado. [5] Carmona, Thomas Garcia (2005). Modelos de previsão da despassivação das armaduras em estruturas de concreto sujeitas à carbonatação. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Dissertação de Mestrado. [6] Castro, A (2003). Influência das adições Minerais na Durabilidade do Concreto Sujeito à Carbonatação. Universidade Federal de Goiás, Dissertação de Mestrado. [7] Codá dos Santos, Amaro Francisco (2018). Análise do concreto dos blocos de coroamento da ponte Rio-NiteróI. Escola de Engenharia da Universidade Federal Fluminense, Tese de Doutorado. [8] Ferreira, Murillo Batista (2013). Estudo da Carbonatação Natural de Concretos com Diferentes Adições MInerais após 10 anos de Exposição, Dissertação de Mestrado. [9] Google Earth Mapas. https://www.google.com/maps. Consulta realizada em 14/12/2020. [10] Mehta, P K.; Monteiro, P. J. M.(2008). Concreto: estrutura, propriedades e materiais. 3a edição. São Paulo: PINI, 2008, 674p. 305 306 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas A envolvente construtiva de edifícios de habitação social na Beira Interior e os desafios das alterações climáticas Pedro Isaac Brandão C–MADE – Centre of Materials and Building Technologies, Departmento de Engenharia Civil e Arquitetura, Faculdade de Engenharia da Universidade da Beira Interior, Covilhã, Portugal, [email protected] João C. G. Lanzinha C–MADE – Centre of Materials and Building Technologies, Departmento de Engenharia Civil e Arquitetura, Faculdade de Engenharia da Universidade da Beira Interior, Covilhã, Portugal, [email protected] RESUMO O impacto do fenómeno das alterações climáticas em países do sul da Europa constitui atualmente um importante desafio para o respetivo parque edificado, nomeadamente no que respeita a uma maior exigência por parte dos residentes relativamente à obtenção de ambientes interiores termicamente confortáveis. No entanto, em âmbitos específicos como os edifícios de habitação social, condicionantes como construções realizadas previamente à introdução de regulamentação térmica ou a predominância do fenómeno de pobreza energética resultam em comportamentos térmicos insuficientes, colocando em risco o bem-estar e a saúde dos residentes. O presente artigo incide na região portuguesa da Beira Interior, das regiões nacionais com maior severidade nas estações de aquecimento e arrefecimento, e pretende dar uma resposta à questão sobre o quão preparado está o respetivo parque de habitação social para responder aos desafios que se perspetivam. Para o efeito, estudou-se o caso particular da cidade da Covilhã, cujos exemplares e tipologias são em grande parte representativos desse parque, sendo realizada uma análise às características térmicas das distintas soluções de envolvente construtiva existentes. Foi possível verificar que as envolventes construtivas são na sua maioria muito deficientes nas soluções de isolamento térmico aplicadas, embora muitas tipologias tenham potencialidades relacionadas com a existência de elevada massa térmica, nomeadamente edifícios construídos em alvenaria de pedra ou em sistemas pré-fabricados de betão. Deste modo, e de um modo geral, foi possível concluir que os edifícios não estão preparados na atualidade para os exigentes desafios que se perspetivam, sendo apresentadas no artigo algumas recomendações para intervenções construtivas nas envolventes dos edifícios objeto de estudo. PALAVRAS-CHAVE: Habitação social; Envolvente construtiva; Desempenho térmico; Alterações climáticas 307 308 1 INTRODUÇÃO A redução do consumo energético, a mitigação das alterações climáticas e a erradicação da pobreza energética são atualmente considerados desafios decisivos no setor da edificação [1]. São particularmente pertinentes nas edificações do sul da Europa, onde uma parte relevante do parque edificado foi construído antes da entrada em vigor de regulamentação térmica [2], apresentando soluções construtivas que não asseguram na atualidade um adequado desempenho energético, térmico e de conforto. A exposição de muitos destes contextos a fenómenos de pobreza energética resulta em consideráveis limitações no uso de sistemas ativos que corrijam desempenhos deficientes, e que se refletem muitas vezes em hábitos de aquecimento/arrefecimento intermitentes ou nulos [3]. Por outro lado, os requisitos de conforto em edifícios terão tendência a aumentar, considerando o impacto das alterações climáticas e os efeitos adversos previstos para o contexto sul-europeu [4]. A legislação europeia relativa ao desempenho térmico e energético de edifícios – nomeadamente as Diretivas “2010/31/EU” e “2012/27/EU”, retificadas pela Diretiva “(EU) 2018/844” – definem, entre outros, que deve incidir-se na envolvente construtiva dos edifícios para conseguir desempenhos aceitáveis [5], o que no âmbito específico da reabilitação de edifícios é essencial. Uma considerável parte do parque de habitação social (HS) português foi construída durante o século XX, também antes [6] da entrada em vigor da primeira regulamentação térmica em edifícios, o Decreto-Lei 40/90 de 6 de Fevereiro. Embora este parque edificado apresente uma considerável variedade de tipologias, sistemas, processos construtivos e materiais de construção utilizados [7], muitos destes edifícios apresentam desempenhos térmicos e energéticos insuficientes na resposta aos desafios mencionados. Em Portugal predominam consumos intermitentes ou insignificantes [3], sendo que em contextos de HS esses consumos são nulos na maioria dos casos [8]. Por outro lado, prevê-se para Portugal nas estações de verão um aumento das temperaturas e de eventos de onda de calor, sendo que as estações de inverno manterão um perfil rigoroso em muitos locais [9]. O caso da HS da Beira Interior (BI) – unidades “Beiras e Serra da Estrela” (BSE) e “Beira Baixa” (BB) segundo o NUTS III – apresenta-se como um caso de estudo pertinente, considerando não só a produção de HS dentro da maioria dos programas nacionais implementados durante o século XX [7], mas também os desafios impostos relativamente à pobreza energética – um relevante número de freguesias apresentam um cenário de muita vulnerabilidade face ao panorama nacional [10] – e aos cenários climáticos atuais e futuros – a BI é das poucas regiões de Portugal que apresenta os mais severos cenários para as estações de inverno (I3) e verão (V3) em muitos locais [11], estando previstos efeitos adversos consideráveis em cenários climáticos futuros [9]. Como tal, no presente artigo é feita uma análise às características térmicas de distintas soluções de envolvente construtiva existentes em alguns edifícios localizados na cidade da Covilhã, cujos exemplos e tipologias são representativos do parque de HS da BI [7], de modo a averiguar o quão preparados estão para responder aos desafios que se perspetivam, e deste modo permitir um entendimento quanto às necessidades de melhoria dos seus desempenhos. Foi possível concluir que os edifícios não estão preparados para os exigentes desafios que se perspetivam, sendo apresentadas algumas recomendações para intervenções construtivas na sua envolvente. 2 REVISÃO DE LITERATURA A melhoria dos desempenhos térmico e energético do parque edificado europeu é um tema amplamente estudado na atualidade, seja para cenários climáticos atuais [12] e futuros [2]. Estas investigações estão também direcionadas para elementos específicos da envolvente construtiva, como sejam as paredes exteriores – no trabalho de Sarihi et al. [13] e Ariosto et al. [14] estão detalhadas possíveis ações de reabilitação, sendo as mais comuns a aplicação de isolamento térmico, a substituição de vãos envidraçados e a melhoria das suas características – ou as coberturas – cujas possibilidades de intervenção estão especificadas em trabalhos como o de Carratt et al. [15]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Dentro do âmbito específico da HS, este campo de investigação tem sido tratado em distintos países do sul da Europa, como Portugal, Espanha ou Itália. O estudo de Suarez e Fragoso [16] analisa a repercussão de medidas de reabilitação construtiva da envolvente na redução das necessidades energéticas nas estações de aquecimento e arrefecimento, nomeadamente a introdução de isolamento térmico, proteção solar e a melhoria dos envidraçados. Alonso et al. [17] propõe uma abordagem metodológica para monitorizar as ações de reabilitação energética, considerando também a sua repercussão em demais problemas da construção, como a infiltração de ar, a condensação ou as pontes térmicas. Embora muitos destes estudos incidam sobre a combinação de medidas de reabilitação da envolvente, trabalhos como o de Curado e Freitas [8] incidem sobre a repercussão de medidas aplicadas individualmente, neste caso sobre o efeito da aplicação de isolamento térmico em apartamentos sem climatização artificial. 3 METODOLOGIA A presente investigação tem como objetivo proceder a uma análise das características térmicas atuais da envolvente construtiva de edifícios de HS da BI, de modo a identificar necessidades de melhoria e/ou potencialidades para responder às exigências climáticas atuais e futuras, segundo hábitos passivos de aquecimento/arrefecimento dos ocupantes, comuns em contextos de HS. 3.1 Seleção de casos de estudo Foram escolhidos como casos de estudos intervenções de HS construídas previamente à entrada em vigor do Decreto-Lei 40/90 de 6 de Fevereiro, representativas de distintos períodos ao longo do século XX onde a implementação de distintas políticas, programas e intervenções resultou numa considerável variedade de soluções construtivas e tipológicas utilizadas [7]. As intervenções analisadas localizam-se todas na Covilhã, uma das cidades da BI com maior número de exemplos de empreendimentos de HS, não só pelo número de fogos construído [6] mas também pela variedade de intervenções mencionada [7]. Como tal, foram considerados neste trabalho os seguintes períodos e respetivos casos de estudo: 1) o período coincidente com a implementação de políticas e programas de habitação do Estado Novo, nomeadamente o Programa das “Casas Económicas” (década de 30 a 70) e das “Casas de Renda Económica (década de 40 a 70), tendo sido selecionados o Bairro dos Penedos Altos (BPA) e o Bairro do Rodrigo (BR); 2) O período onde predominaram empreendimentos coincidentes com os Planos de Fomento (1952-1973), que na Covilhã aparecem com maior escala durante as décadas de 50 e 60, tendo sido escolhidas as intervenções do Bairro da Estação – primeira fase (BE1) e segunda fase (BE2); 3) O período relativo à atuação do Fundo de Fomento da Habitação (1969-1982), tendo sido selecionado o Bairro do Fundo de Fomento (BFF). De seguida procedeu-se à caracterização sumária de cada um destes casos de estudo (Fig. 1). A construção do BPA iniciou-se na década de 40 com o patrocínio das Caixas de Previdência da Indústria segundo distintas fases, das quais se destaca um conjunto com 122 habitações unifamiliares geminadas com dois pisos de habitação. O BR foi construído entre a década de 40 e 50, tendo sido promovido pela Federação Nacional da Caixa de Previdência de Lanifícios, num total de 100 fogos do tipo unifamiliar, de 2 pisos, geminados ou em banda. O Bairro da Estação foi edificado entre as décadas de 50 e 60, promovido pelas Caixas de Previdência segundo três intervenções distintas, das quais foram analisadas as duas primeiras: o BE1 consiste em 83 fogos e 8 lojas segundo uma lógica de quarteirão fechado com logradouro no interior, maioritariamente de 3 e 4 pisos; o BE2 consiste em 48 fogos distribuídos por edifícios de 4 pisos dispostos em 3 bandas paralelas. O BFF foi construído em finais da década de 70, resultante de um programa de habitação coordenado pela “Comissão de Alojamento de Refugiados” (CAR) e integrado no Fundo de Fomento da Habitação (FFH), segundo um conjunto de encomendas de habitações pré-fabricadas com diversas inovações técnico-construtivas [7], num total de 48 fogos distribuídos por 3 edifícios isolados. 309 310 Figura 1. Casos de estudo selecionados: a) BPA; b) BR; c) BE1; d) BE2; e) BFF 3.2 Metodologia Numa primeira fase, procedeu-se a uma pesquisa das características quantitativas e qualitativas das envolventes construtivas dos conjuntos de HS mencionados. Foram analisados in-situ os edifícios que ainda não tivessem sofrido intervenções construtivas relevantes nas suas envolventes, tendo sido consultados processos em Arquivos Municipais ou estudos já elaborados sobre os mesmos de modo a superar as limitações no acesso às habitações. Para a obtenção de valores de características térmicas de materiais e sistemas construtivos utilizados foi consultada literatura técnica diversa, nomeadamente ITE´s do LNEC ou documentos de homologação, quando existentes. Para o caso de distintas soluções construtivas existentes, foram somente mencionadas as soluções predominantes. De seguida foi efetuada uma análise das características térmicas da envolvente construtiva dos edifícios, sendo para o efeito: 1) Comparados os valores de características térmicas obtidos na fase de pesquisa com os requisitos mínimos da envolvente construtiva impostos pelo Sistema de Certificação Energética (SCE) para os cenários mais rigorosos de inverno (I3) e verão (V3), conforme se aplique, considerando o zonamento climático definido para Portugal [11] e onde o efeito das alterações climáticas globais nas médias climáticas está já contemplado [18]; 2) Identificadas potencialidades para melhorar o desempenho dos edifícios para inverno e verão, relativamente às necessidades de promover/restringir ganhos/perdas térmicas, conforme se aplique, assim como algumas possíveis medidas de intervenção construtiva, considerando a sua exequibilidade. Segundo o SCE, embora a Covilhã possa apresentar cenários I2, I3, V2 e V3 em função das diferenças de altitude verificadas, foram somente contemplados os cenários mais rigorosos visto serem os predominantes em muitas regiões da BI. Foram considerados os seguintes requisitos para as envolventes construtivas de edifícios reabilitados [19] e novos [20][21], conforme se aplique, de modo a permitir um entendimento da adequabilidade das soluções estudadas às exigências atuais: 1) O coeficiente de transmissão térmica (“Umáx”), para elementos opacos (paredes e coberturas) “Uo”, assim como para envidraçados “Uw” (sem existência de proteções ou sem as mesmas ativadas) e “Uwdn” (valor médio considerando períodos com proteções ativadas); 2) Os fatores solares dos vãos envidraçados (“gTmáx”) assumindo grau de risco médio e/ou classe de inércia média ou forte. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 1. Características térmicas das envolventes construtivas estudadas e respetivos requisitos 311 312 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO A descrição e características térmicas envolventes construtivas dos conjuntos habitacionais estudados estão sintetizadas na Tabela 1. Na Tabela 2 estão definidos os requisitos mínimos aplicáveis à envolvente construtiva de edifícios para os cenários mais rigorosos de inverno e verão. Tabela 1. Características térmicas das envolventes construtivas estudadas e respetivos requisitos Ações de melhoria com aplicação de isolamento térmico poderiam resultar, para as primeiras, em valores próximos ou mesmo cumpridores dos requisitos mínimos para edifícios reabilitados, enquando que para as segundas poderiam obter-se valores próximos ou mesmo cumpridores dos requisitos mínimos para edifícios novos. Uma potencialidade identificada em todas as soluções construtivas, à exceção do BE2, é a elevada massa térmica existente, que pode ser potenciada em estratégias biolcimáticas para inverno e/ou verão. No trabalhos de Sarihi et al. [13] e Barbosa et al. [2] estão descritos vários benefícios resultantes da aplicação de isolamento térmico pelo exterior em cenários climáticos atuais e futuros, respetivamente, confirmados em trabalhos como os de Alonso et al. [17] e Curado e Freitas [8] para contextos climáticos do Mediterrâneo com estações de aquecimento/arrefecimento severas. No entanto, Curado e Freitas [8] realçam que nestes cenários esta medida constituirá apenas uma melhoria das condições de conforto interior (que somente poderiam ser totalmente resolvidas recorrendo a climatização artificial), embora a sua combinação com paredes com massa térmica elevada (BPA, BR, BE1, BFF) seja adequada para este clima [27]. No que respeita às soluções de cobertura aplicadas, nenhuma das soluções identificadas apresenta qualquer tipo de isolamento térmico, resultando em valores de U muito distantes dos requisitos mínimos para edifícios novos ou reabilitados. Aliás, para o seu cumprimento serão necessárias intervenções de reabilitação profundas que garantam um adequado isolamento térmico e (se possível) de ventilação de desvãos. Este benefício é mencionado no trabalho de Carratt et al. [15], onde se aborda a aplicação de isolamento em coberturas para climas com invernos e verões severos. No que respeita às soluções aplicadas em envidraçados, nos períodos de inverno a transmissão térmica por estes elementos pode ser significativa; nos períodos de verão, a restrição de ganhos solares pode eventualmente ser assegurada pelas proteções existentes, embora com claros prejuízos à iluminação natural dada a sua opacidade. Relativamente ao cumprimento de requisitos mínimos, à exceção da solução de correr aplicada no BFF, todas as soluções cumprem com o requisito de “Uwdn” para edifícios reabilitados. Para edifícios novos, qualquer das soluções apresenta valores de “Uw” muito acima do valor do requisito mínima; embora o seu cumprimento possa também ter em conta o contributo dos dispositivos de proteção, os valores apresentados de “Uwdn” mantêm-se consideravelmente acima do valor limite. Todos os envidraçados com dispositivos de proteção exteriores (BR, BE2 e BFF) garantem o cumprimento do requisito “gTmáx” para edifícios novos ou reabilitados, o que nem sempre acontece CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas nos casos em que as proteções são interiores (BPA e BE1). Relativamente à possível intervenção em vãos envidraçados, de entre muitas possibilidades [14] a substituição de vãos apresenta-se como a mais imediata, considerando os benefícios relativos à melhoria das propriedades térmicas e redução do consumo energético de soluções com caixilharias com corte térmico e vidros duplos. Para além disso, as caixilharias aplicadas nos edifícios estudados, pela sua antiguidade, podem não garantir níveis de vedação adequados. Há também a considerar o impacto do fator económico na substituição de janelas nestes contextos, um procedimento normalmente dispendioso, pelo que devem ser também exploradas outras medidas de melhoria com menor impacto económico e que resolvam uma adequada iluminação mesmo quando é necessário restringir ganhos solares, como por exemplo sistemas de cortinas com alguma transparência, considerando também mais-valias em minimizar o impacto de outros problemas como a condensação superficial resultante da redução da ventilação [14]. Deve também ser mencionado o possível impacto de medidas de isolamento térmico e/ou substituição de janelas na qualidade do ar interior (QAI). Trabalhos como os de Fisk et al. [28] alertam para a redução da permeabilidade ao ar nas habitações, resultando na concentração interior de poluentes emitidos por fontes internas. Este aspeto é particularmente relevante em contextos climáticos do Mediterrâneo para habitações com longos períodos de utilização. 5 CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS Os conjuntos de HS analisados, edificados em períodos distintos, são representativos da variedade de materiais e soluções construtivas aplicadas nestes contextos. No entanto, nenhuma apresenta na atualidade isolamento térmico na sua constituição, pelo que os edifícios não estão preparados para os exigentes desafios que se perspetivam. Deste modo, apresentam-se as seguintes conclusões dos resultados obtidos no capítulo anterior: 1) Em paredes exteriores, nenhuma das soluções analisadas cumpre os requisitos do SCE estabelecidos para edifícios novos. Relativamente aos requisitos para edifícios reabilitados, só as soluções em alvenaria de tijolo furado garantem esse cumprimento. A maioria das soluções construtivas apresentam elevada massa térmica, sendo que a aplicação de isolamento térmico pelo exterior se afigura como uma opção viável; 2) Em coberturas, nenhuma das soluções cumpre os requisitos do SCE contemplados para edifícios novos ou reabilitados, sendo apresentados valores bastante distantes destes. Serão necessárias intervenções de reabilitação profundas que garantam um adequado grau de isolamento nas lajes de teto e (se possível) de ventilação dos desvãos não úteis; 3) Em envidraçados, a maioria das soluções estudadas cumpre os requisitos para edifícios reabilitados. Para edifícios novos, qualquer das soluções apresenta valores muito acima dos requisitos, mesmo considerando o contributo de eventuais dispositivos de proteção. A substituição de janelas apresenta-se como a intervenção mais imediata, embora o impacto económico desta medida e o prejuízo causado pela iluminação natural pelas proteções existentes possa levar a explorar-se soluções alternativas; 4) Na aplicação de isolamento térmico e/ou substituição de janelas deve ser considerada a sua repercussão na QAI. Outros aspetos igualmente relevantes no desempenho térmico dos edifícios devem ser futuramente desenvolvidos. Uma campanha experimental em fogos ocupados, acompanhada de questionários aos ocupantes, entre outros, sobre os seus hábitos de climatização nas diferentes estações do ano, permitirá entender o impacto da ocupação no comportamento térmico das habitações e respetiva QAI, nomeadamente no uso de estratégias passivas como a ventilação e o uso de vãos para os ganhos de energia no período de aquecimento. Esta informação pode ser utilizada para construir perfis de ocupação a serem usados na construção e calibração de modelos numéricos para a simulação dinâmica de edifícios, onde será possível testar e avaliar as medidas de reabilitação mencionadas, individualmente ou combinadas. Para cenários climáticos futuros, será possível analisar alguns fenómenos como o sobreaquecimento decorrente da aplicação de isolamento térmico e da configuração dos envidraçados, assim como o impacto de possibilidades de ventilação. 313 314 REFERÊNCIAS [1] Santamouris, M. 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Esta questão é pertinente porque a história mostra que o património, natural e edificado, mesmo querendo-se protegido, pode (con)viver com o seu passado, mas não pode viver sem futuro, ou seja, não deve ser protegido da sua evolução. Pretende-se analisar o projecto de reabilitação da Quinta em Guimarães que parte do entendimento do património existente como um legado cuja reabilitação garantirá a consciência histórica de um conjunto tradicional de elementos – a casa, cortes e eira - enquanto epíteto da ação no seu sentido integrador. Referindo-se à tradição e identidade, mas também à inevitável transformação inovadora. Procuraremos evidenciar resultados, como o equilíbrio entre as características da construção pré-existente e os novos e singulares elementos que, sem desvirtuar os primeiros, os enaltecem procurando uma valorização mútua. Neste sentido, mostrar como esta intervenção, apesar de revelar numa imagem de grande contemporaneidade, pode resultar do recurso à cultura histórica, num reencontro entre as formas herdadas na construção do novo e na definição da nova espacialidade resultante. Em conclusão, acreditamos que apresentação desta obra já reconhecida pelos seus pares beneficiará de interesse pela sua «matéria», enquanto registo autêntico e capaz de constituir teoria sobre as qualidades materiais e imateriais que a arquitectura concretiza. Parece-nos, por isso, fundamental a produção desta reflexão que parte da experiência de projecto já que também a investigação e o ensino reclamam este tipo de contributo fundado na experiência. PALAVRAS-CHAVE: património arquitetónico não classificado; consciência histórica; qualidades materiais e imateriais 317 318 1 A CONSTRUÇÃO DO TEMPO E DO USO EM ARQUITECTURA A apresentação de uma obra de arquitectura construída beneficia de interesse particular, enquanto registo autêntico, capaz de constituir teoria sobre as qualidades materiais e imateriais que o projecto concretiza. Parece-nos, por isso, fundamental a produção de uma reflexão na primeira pessoa sobre a reabilitação (em Portugal), a partir da experiência de projecto já que também a investigação e o ensino reclamam este contributo fundado na experiência, de forma a que as universidades possam repensar a sua estrutura docente e o seu papel na sociedade civil e empresarial. Esta reflexão assenta, ainda, na convicção da indispensável participação dos arquitectos nos processos de construção dos princípios regulamentares que abrangem a Reabilitação do património – seja este classificado ou não – mas que de modo indelével terá consequências na forma das nossas cidades, dos nossos territórios e na preservação dos valores culturais. As lacunas dos regulamentos ou por vezes o seu excesso, desadequação e demagogia que hoje circundam os contextos históricos e o conceito de Património, têm levado a algumas distorções do pensamento - e por consequência da acção - no que diz respeito à Reabilitação ou às intervenções que, respondendo a novos programas, impõem ampliação e construção nova. Começa desde logo com a noção de classificação de Património, cujo objectivo parece ser proteger, atribuindo uma espécie de marca de qualidade a um edifício ou conjunto de edifícios, a uma cidade ou a um lugar, mas que muitas vezes tem efeitos perversos, acabando por bloquear a acção e condicionar erradamente esses mesmos lugares, tema notavelmente desenvolvido por Beatriz Ramo – STAR Strategies+architectur para a revista Casabella nº 812 [1]. Uma vez que é possível encontrar componentes diferenciados no património, torna-se necessário distinguir também o âmbito da intervenção: existe a componente económica que remete para um processo político e administrativo; a componente afectiva que remete para o campo sociológico e a componente artística, que nos leva ao campo da estética. Mesmo do ponto de vista artístico, muitas vezes é difícil avaliar a questão da qualidade do edifício, já que muitas vezes este chega até nós com uma conotação no mínimo de antiguidade, o que lhe confere desde logo valor patrimonial, mas muitas das vezes por questões apenas românticas ou de ordem religiosa. Seja a nossa abordagem de carácter esteticamente genuíno ou motivada por uma avaliação exterior que nos é imposta - muitas vezes um edifício é dado a recuperar não pelo seu interesse do ponto de vista qualitativo, mas meramente afectivo – o certo é que traz popularidade e protagonismo a quem toma a iniciativa. A atitude que nos parece correcta partilha sempre de um princípio básico da arquitectura: a forma com que se aborda o problema deve ser idêntica à análise de qualquer obra de arquitectura de raiz, cuja pré-existência neste caso, em lugar de ser um terreno, um sítio, pode ser um edifício ou um conjunto de edifícios. Não nos revemos numa atitude de imposição e ânsia de protagonismo, pela subversão da ideia arquitectónica inerente ao edifício pré-existente com a introdução mais ou menos gritante de elementos que atestem a nova intervenção que, muitas vezes de forma insensível e dissonante, mais desvirtua o edifício a recuperar do que propriamente o reabilita. Mas não defendemos também o “refazer filológico” da arquitectura de uma determinada época com total impermeabilização aos novos sistemas construtivos, materiais, equipamentos e infra-estruturas de acordo com os actuais padrões de conforto. 2 REABILITAR O PATRIMÓNIO NO SÉC.XXI A avaliação da actualidade ou do chamado estado da arte justifica uma possível mudança de carácter da Reabilitação, relacionada com as diferentes condições geopolíticas e económicas da prática profissional, do investidor e do arquitecto, reflectidas no perfil da actual sociedade (portuguesa). Aparentemente, estamos perante uma profunda “mudança de paradigma”, onde as recentes ocorrências devem reverberar simultaneamente nas oportunidades de negócio emergentes, protagonizadas por um vasto património de propriedades disponíveis em resultado do total abandono do interior e das actividades tradicionais, designadamente, da agricultura e que, neste momento, suscitam novo interesse. Neste contexto profissional em mutação, a Arquitectura, nas suas diversas vertentes é, cada vez mais, uma necessidade sentida pelos investidores cientes da sua capacidade de acrescentar valor às suas propriedades, inovando e trazendo contemporaneidade para as nossas vidas. Parece-nos absolutamente necessário entender esta realidade de forma pró-activa e avaliar as ferramentas úteis que os ajudem a esclarecer o quanto a tradição e o presente valorizarão um futuro próximo, de grande qualidade e maior valia não só financeira, mas ética e estética. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Nesta obra que agora apresentamos como caso de estudo, sobressai claramente esta articulação de dois valores - materiais e imateriais - absolutamente fundamentais na nossa arquitectura: a intervenção dos materiais, cuja pertinência construtiva e plasticidade tem uma enorme importância para a arquitectura e a abordagem estética que requer o reconhecimento da formalidade da obra. No desenvolvimento deste raciocínio – o diálogo entre o novo e o antigo, entre a tradição e modernidade -, destacamos a abordagem do professor arquitecto José Miguel Rodrigues, que nos ajuda a descortinar as ligações e a continuidade com o passado, que afinal fazem parte da essência da própria modernidade. De facto, no passado, ”o problema da inserção da obra nova (ampliação) nas pré-existências resolvia-se através da ideia da imitação estilística, uma ideia a partir da qual se acreditava continuar a tradição, não percebendo os perigos dessa atitude profundamente superficial e formalista” [2] e, curiosamente, existe actualmente uma espécie de revivalismo desta ideia que continua a ser questionável pois que, embora adequada em determinadas situações, acaba por funcionar para muitos como uma receita segura, dado o difícil diálogo entre os “tempos construído e reconstruído” do qual, porém, a história recente nos oferece excelentes exemplos como a Gothenburg Courthouse Extension que Gunnar Asplund projectou e construiu entre 1913 a 1937, ou a Biblioteca-Museu Sousa Cardoso que ocupa o Convento de São Gonçalo, obra do fim do século XVI e que Alcino Soutinho reabilita, introduzindo nos anos 80 do séc.XX um corpo novo, numa das suas obras maiores. Entendemos, portanto, que esta tensão entre duas lógicas é, na obra que apresentamos, absolutamente exemplar, já que o resultado é quase um paradigma construído da relação entre um contexto do passado e a arquitectura contemporânea. Interessa-nos a intervenção que pretende inovar desafiando a tradição, mas que procura causar um impacto eficaz, capaz de repor a natureza e autenticidade da região. Dotados de uma nova utilização, o carácter dos elementos do conjunto agrícola em causa e da sua arquitectura são renovados sem que se eliminem aqueles que são estruturadores da sua composição inicial, particularmente importantes num sentido histórico, de identificação no tempo e num contexto sócio-cultural e rural. Parece-nos, também, adequado o recurso à cultura histórica, à origem e razão de ser das formas mais remotas e ancestrais – estudando o Inquérito à Arquitectura Popular Portuguesa – procurando um reencontro com as formas herdadas e a sua escala enquanto contributo para a construção do novo corpo. À semelhança de várias outras construções que constituem património, não sendo embora classificado, antes pelo contrário, corrente, muitas vezes bem localizado na paisagem (como neste caso), a construção pré-existente não oferecia, no entanto, respostas às exigências actuais, no que diz respeito aos acabamentos ou à espacialidade interior. E é aqui que reside a maior valia do arquitecto quando entende o património arquitectónico como um legado cuja reabilitação garantirá a consciência histórica que um conjunto social tem do ambiente espacial que o rodeia. E esta garantia é, indubitavelmente o epíteto da sustentabilidade, quando nos referimos à tradição, identidade e memória colectiva. Não entendemos que se deva fazê-lo por motivos puramente nostálgicos que nos toldem o discernimento, mas procurando o equilíbrio entre a singularidade das características da construção de uma época e a introdução dos elementos modernos sem desvirtuar os primeiros, mas enaltecendo-os e valorizando-os. 3 O TEMPO CONSTRUÍDO Uma das primeiras constatações feitas no local da intervenção é a da enorme subversão das características locais, quer pelo desvirtuar dos seus elementos formais e tradicionais, quer dos sistemas construtivos. Sabemos que a evolução desta região, face a um longo abandono, resultou num crescimento descaracterizado que esqueceu a tradição favorecendo o pitoresco. Procurou-se, portanto uma intervenção de carácter disciplinar e criteriosa que interpreta o lugar e a tradição, aliando-os ao novo programa e necessária viabilidade económica. O conjunto reveste-se, apesar de tudo, de características muito interessantes, num terreno de cultivo, vinha e pinhal. Compõe-se por alguns muros em alvenaria de granito, uma casa e um alpendre muito característicos da região, que se pretende salvaguardar e recuperar. Em concreto, o cliente pretendia com esta obra reabilitar o existente e construir uma “casa moderna” integrada num conjunto agrícola que, não tendo características eruditas ou patrimoniais, constitui – porque integrada num conjunto tradicional da cultura local de Briteiros, no Concelho de Guimarães - parte do imaginário colectivo e histórico e que para o Requerente, representativo de uma paisagem rural no norte de Portugal e da sua reabilitação, agora de novo apreciada. 319 320 A Quinta possui uma área de 127.950,00m2 dos quais constituem Reserva Agrícola Nacional um total de 46.652,00m2, sendo o restante considerado Área Florestal. No entanto, é na Reserva Agrícola Nacional que existe já a construção para habitação própria, bem como o referido conjunto ordenado e qualificado de construções e elementos como um Espigueiro, um Moinho, Lagar, um Tanque e uma Eira. Deste enquadramento resulta a pretensão de ali manter uma habitação própria, construindo e reabilitando-a de modo a promover uma forma de vida contemporânea, de acordo com a legislação vigente. Assim, esta obra só pode ser realizada tendo como enquadramento a alínea b) do nº1 do art.º 22 do Dec.Lei 73/2009 de 31 de Março, já que se trata de um conjunto com finalidade agrícola, integrado na gestão das explorações ligadas à actividade agrícola que ali se desenvolve. A construção existente apresenta, como referido, uma parte bastante interessante em alvenaria de granito, cortes, lagar e alpendre muito característicos da região, que se pretende salvaguardar e recuperar, correspondente a 172,00m2. Outra parte, porém, é constituída por uma ampliação em alvenaria de tijolo e betão pintados, sem qualquer valor arquitectónico ou patrimonial, mas com uma área relevante de 186,50m2, que se optou por demolir. Essa demolição garantiu então a possibilidade de construir um volume novo impermeabilizando uma área bastante inferior, de apenas 128,00m2 e esta pretensão foi, naturalmente, alvo de parecer favorável por parte da Reserva Agrícola Nacional. Reflectindo sobre o tema, entendeu-se necessário estabelecer uma síntese entre conservar (as tradições e técnicas locais) e reabilitar os elementos criteriosamente selecionados e assumir a contemporaneidade num edifício a construir de novo, já que demolindo cirurgicamente a área de construção que desvirtuava o valor do conjunto, a restante não seria suficiente para todo o programa. Neste sentido, a estratégia de maior valor para esta ampliação foi a decisão da sua implantação, impondo-se uma cuidadosa articulação entre os elementos construídos mais significativos do conjunto, de todas as árvores, das vinhas e, por fim, da escala da construção resultante e da sua relação com o território. Esta estratégia implicou uma leitura crítica da legislação vigente hoje em dia em todo o país no que respeita à reabilitação e à construção nova admitida em património protegido, que neste caso incluía também património agrícola; na verdade, da intenção de protecção da paisagem rural que justificou a legislação a observar ali, resultou uma espécie de paradoxo. Isto é, a pré-existência que garantia a capacidade construtiva e de ampliação de área a construir em território agrícola preservado, poderia, sem uma actuação altamente criteriosa, ficar completamente desvirtuada. Ou seja, os valores que sustentam a necessidade da protecção patrimonial, mesmo quando observada a legislação, podem desaparecer definitivamente. O enquadramento legal da ampliação permitia um acréscimo de 300m2, devendo o corpo novo estar directamente relacionado com a pré-existência do que resultaria um claro confronto de escalas, uma vez que a área da construção nova seria superior à existente. Assim, fica clara a identificação do problema e, ainda, que este não reside no âmbito restrito da reabilitação ou restauro, mas de algo que se resolve no âmbito do projecto de arquitectura: o diálogo correcto a estabelecer. Ora a aplicação ‘cega’ e literal da regulamentação não seria obviamente suficiente e poderia até desvirtuar as características a preservar, como não é suficiente todo o conhecimento técnico e científico em reabilitação, para desenhar em harmonioso diálogo de escala os tempos construídos. Figura 1 e 2. Fotografia da Eira e Espigueiro antes e durante reabilitação. Na leitura perspéctica da entrada na Quinta pretendeu-se então estabelecer uma relação clara entre o volume de construção novo e o existente, protagonizando-se o seu relacionamento através da Eira. Trata-se de uma belíssima Eira constituída por grandes lajes de granito que se prolonga através do alpendre e o conjunto enquadra e valoriza o espigueiro, que também se pretende recuperar com todas as suas características originais, bem como o lagar transformado em tanque que recolhe e trata a água de uma linha que passa por baixo da eira. (Figs 1 e 2) Por outro lado, esta alteração à situação que encon- CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas tramos permitirá, apesar da requalificação arquitectónica assente numa ideia integradora do conjunto, a clara distinção entre o corpo destinado a armazém para alfaias, máquinas agrícolas, tractor, estábulo e sala de ordenha, que corresponde à reabilitação, e a construção da nova habitação, que corresponde à ampliação. Mas, ainda assim, privilegiando-se a ideia ancestral de uma casa-pátio de natureza rural tão corrente na nossa paisagem tradicional. Garantir-se-á também uma melhor relação com o terreno, com a horta existente ao lado do espeigueiro e com a Eira, num pátio agregador do todo que é ao mesmo tempo, zona de estar e lazer da família, mas também útil às diversas tarefas como a tosquia dos animais, ou outras actividades inerentes à utilização de um Pátio no âmbito agrícola. (Figs 3 e 4) Figura 3 e 4. Plantas e alçados de estudo da relação do novo volume com o existente; Plantas do Piso 1 e 2 do novo volume. Relativamente ao edificado a reabilitar e devido à demolição das construções que lhe foram sendo adicionadas ao longo do tempo, este precisava de receber uma nova laje de cobertura feita de forma singela com vigotas e abobadilhas de betão cuidadosamente desenhadas para ficarem à vista, tal como todas as infraestruturas necessárias e que será impermeabilizada e revestida na cobertura com granito idêntico mas serrado, exibindo o corte ou a amputação cirúrgica da ampliação construída nos anos setenta. Recuperada ou reinventada à imagem original, a pendente do terreno revelará esta espécie de massa granítica que se descobre à medida que o terreno desce (constituindo um grande armazém, com área de 172m2) e terá uma cércea constante de 3m enfatizada pela cobertura em terraço e exactamente a mesma cércea do corpo novo, ambas definidas pela altura da base do espigueiro. Esta pretensão de estabelecer uma relação forte entre a volumetria do alpendre de granito, a base do espigueiro e a nova casa - relação de cotas e visual – é fundamental na intervenção para garantir a ideia de conjunto de que se parte. Ou seja, a tal decisão de desenho que não pertence ao âmbito restrito do restauro ou da reabilitação, mas que dará consistência à integração de um corpo contemporâneo num conjunto tradicional rural de forma harmónica. A casa, respeitando esta cércea na maioria do seu volume terá, no entanto, a suite principal num piso superior, a pedido dos clientes para que pudessem disfrutar da paisagem e, sobretudo ter uma visão da entrada da Quinta, bem longe, a uma cota muito superior. Este foi intencionalmente desenhado com dois propósitos: uma alusão aos torreões que vemos pelo caminho até ao Bom Jesus e à Quinta e a suspensão da construção que lhe dá leveza e não aumenta a impermeabilização do solo. Apesar dos 250m2 totais que a casa tem, a construção na realidade tem uma área de impermeabilização do solo de apenas 128m2. Ora só a contemporaneidade da sua concepção – arquitectónica e estrutural lhe poderia garantir tal audácia (Figs 5 a 9). 321 322 Figura 5 a 9. Fotografias da obra após reabilitação. Na verdade, o seu sistema estrutural protagonizado por este audacioso pré-esforço em betão observa a intenção de anular quaisquer pilares dando à fachada poente o carácter de varanda corrida que se pode abrir completamente á paisagem, elemento tão característico das casas tradicionais desta região, deixando ao lado nascente, a organização dos quartos numa alusão às alcovas (Figs 10 a 13) a que se acede por esse espaço. Na sala comum obtém-se assim um espaço amplo que se abre quer à paisagem de vinha, quer à referida eira, num ambiente de escala muito controlada pelas decisões volumétricas tomadas. A ausência de pilares na nova construção considerou-se fundamental para evitar a redundância do encontro com os pilares em granito do alpendre a quem se quis atribuir todo o protagonismo. Do mesmo modo, o grande vão que o pré-esforço proporcionou nos pareceu fundamental para enquadrar no interior o conjunto da Eira e do alpendre, como se fosse um quadro, na parede ou uma paisagem. Figura 10 a 13. Pormenor construtivo; fotografias da estrutura de betão abobadada. A solução pretende reivindicar uma arquitectura que acrescente valor ao lugar, confiando no diálogo entre os dois momentos da construção – o da casa original e que dá viabilidade construtiva à ampliação – e o da construção que agora se lhe acrescenta. Esta, apesar de discreta na sua volumetria, procura a melhor integração na paisagem quer pela escala cuidadosamente desenhada, quer pela síntese que faz entre materiais locais e tradicionais criteriosamente reabilitados e os novos, promovendo um sistema construtivo contemporâneo adaptado às exigências actuais e à mudança programática. Mas que é também aquele que promove o diálogo de escalas e enquadramento entre ambas as realidades. O cuidado desse desenho revela-se, por exemplo, na razão que leva ao desenho abobadado dos tectos em betão: é que a necessidade de manter a cota da cobertura igual à do anexo agrícola e da base do espigueiro – para garantir a harmonia do todo – impunha que o pé-direito fosse baixo, o que por sua vez ridicularizava a altura das vigas do pré-esforço. Daí que todo o seu desenho, quer em secção, quer nos remates finais, resulta claramente da relação entre o que tem que ser e o que se quer ver. Mais por complemen- CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas taridade do que por contraste com a forte textura da construção pré-existente em granito, de expressiva da plasticidade, propõe-se para a materialidade da nova construção uma espécie de ‘cristal negro’. (Fig. 14) Um paralelepípedo cujas superfícies verticais ficam inteiramente definidas pelos vidros colados pelo exterior aos caixilhos invisíveis (escolhidos para tal criteriosamente), que espelham todo o conjunto, promovendo-se um eloquente diálogo entre o passado e o presente. No interior, em contraste com a geometria austera do exterior, os elementos móveis como portas e armários são em madeira aparente, de cor quente e todas as restantes superfícies, em betão polido cujo desenho expressivo resulta na integrada da firmitas com a venustas acreditando nas palavras de Carles Martí quando nos diz que “a ideia de tradição não é incompatível com a ideia de inovação, enquanto que, por outro lado, quando é negada à arquitectura a possibilidade de se vincular a uma tradição, estamos a situá-la a uma certa distância do desenraizamento, a desistir, a partir da incapacidade de pertença a um sítio, de ampliar uma cultura.”[3] Pela experiência desta obra parece-nos ainda pertinente partilhar, ainda a de Juan Domingo quando nos diz no contexto da reflexão sobre a sua própria experiência na reabilitação que “a tradição pressupõe uma evolução ou uma melhoria, para onde o futuro se dirige. A tecnologia sobrepõe-se ao tradicional, sob a justificação de que já não se adapta aos problemas actuais ou porque simplesmente não é moderno ou uma moda” e, confiando na perspectiva que nos deixou Adolf Loos, “uma mudança no que respeita ao tradicional (...) só é permitida se essa mudança representar uma melhoria.” [4]. Figura 14. Colagem fotográfica, vista da eira. 4 CONCLUSÕES Este projeto reflete as conclusões a que chegamos ao tentar apreender as características fundamentais deste conjunto rural de um ponto de vista colonizador do território, mas também construtivo, ao investigar os sentidos pelos quais se traduz a retórica dos seus elementos constituintes, na acepção mais ampla do termo. Este é um exercício cuidadosamente evitado por quem trabalha o restauro em termos literais, teóricos e prescritivos ou como prática que visa o mero registo do estado de conservação da história no tempo presente. Procura-se, ao invés, evidenciar resultados, como o equilíbrio entre as características da construção pré-existente e os novos e singulares elementos que, sem desvirtuar os primeiros, os enaltecem procurando uma valorização mútua. Neste sentido, queremos mostrar como esta intervenção, apesar de revelar numa imagem de grande contemporaneidade, pode resultar do recurso à cultura histórica, num reencontro entre as formas herdadas na construção do novo e na definição da nova espacialidade resultante. Tal não poderia ser mais evidente do que o desenho do fogão de sala, uma reinterpretação contemporânea do passado em resposta directa ao pedido dos clientes: “uma daquelas lareiras em que quase se entra e se tornam a alma da casa…”. (Figs 15 a 17) Afinal de contas referimo-nos mais uma vez à tradição e apoiamo-nos de novo nas palavras de Juan Domingo Santos: “(...) é entrar nos múltiplos significados da história, abordar o progresso e o conceito de evolução - o que se perde e o que se ganha para uma sociedade - falar do sentimento de uma cultura, da traição às tradições herdadas, (...) da nostalgia, (...), do autêntico e do falso, das suas imposturas, das relações com o passado e da volta às origens. Falar de tradição é fazê-lo de síntese e criação, de regressão e modernidade, de preexistências e de um património que nos explica de donde vimos e para onde intuímos ir. É também da interpretação através da qual nos chegam as obras do passado e transcende no tempo, da consciência da continuidade, das rupturas e da mudança, o que significa transgredir ritos e costumes, de desobediência, rebeldia e arrependimento. Falar de tradição é ser consciente da fidelidade e da deslealdade à história, da cultura do novo e da moda 323 324 numa sociedade que necessita de renovar-se em todo o momento e onde as coisas sobrevivem e se transformam, do que permanece e do que não volta mais, (...) do que significa ser moderno e ser conservador. (...) Falar de tradição é falar de controvérsias e desencontros.” [5] A propósito da reabilitação de património arquitetónico não classificado, dito corrente, tomou-se como objectivo indagar a síntese possível entre transformação e continuidade. Em resultado da necessidade de ampliar e introduzir novas valências que adequem esse património à actualidade, concluímos que importa reivindicar uma arquitectura que acrescente valor, confiando no diálogo entre os diferentes momentos da construção – o original e que dá viabilidade construtiva a uma ampliação – e o da construção nova. Esta questão é pertinente porque a história mostra que o património, natural e edificado, mesmo querendo-se protegido, pode (con)viver com o seu passado, mas não pode viver sem futuro, ou seja, não deve ser protegido da sua evolução. A reabilitação da Quinta em Guimarães, permite agora que o conjunto brilhe tendo adquirido um novo valor: o “valor da novidade” a que Aloïs Riegl se referiu no inquestionánvel Der moderne Denkmalkultus, em 1903. Este valor foi alcançado graças à precisão cirúrgica que a arquitectura desenhou para o conjunto, separando-a, porém, do “valor da antiguidade” que aquela ruína possuía. Esta operação cirúrgica e conceptual abriu caminho para a aquisição de mais um valor, o “valor de uso” que surge não só porque o restauro permite atribuir uma nova função às ruínas, mas também porque elas são usadas como valores por seu próprio direito. Mesmo que as coisas sejam vistas desta forma, “o valor de uso” alcançado por um conjunto patrimonial obsoleto graças ao restauro, implica por vezes o sacrifício do “valor histórico” [6]. E esse é o valor fundador da nossa abordagem arquitetonica na reabilitação deste conjunto agrícola no qual, o valor patrimonial se substitui pelo uso e a nossa prática revela um enredo muito semelhante ao descrito por Riegl. REFERÊNCIAS [1] Ramos, Beatriz (2012) Il Feticcio del Passato (In the Name of the Past, Countering the Preservation Crusades) Casabella n.º 812, Publisher: Arnoldo Mondadori Editore Milan, Italy Pages: 2, 56-73 [2] Rodrigues, José. (2007). O mundo ordenado e acessível das formas da arquitectura, Tradição Clássica e Movimento Moderno na Arquitectura Portuguesa: dois exemplos. Tese de Doutoramento. Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto. Porto: Edições Afrontamento, p.237 [3] Martí Arís, Carlos, “La cimbra y el arco”, Fundación Caja de Arquitectos, Barcelona, 2005, p. 51 [4] SANTOS, Juan Domingo; La tradición innovada: escritos sobre regresión y modernidad, Barcelona, Fundación Caja de Arquitectos, 2013, p 59 [5] idem [6] RIEGL, Aloïs. Le culte moderne des monuments. Son essence et sa genèse. Tradução francesa Daniel Wieczorek. Paris: Seuil, 1984, p.121. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 325 326 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Reabilitação do Património Escolar: (Re)condução na Contemporaneidade do Legado Pedagógico André Santos FAUP-CEAU, Porto, Portugal, [email protected] Catarina Albuquerque FAUP, Porto, Portugal, [email protected] Mariana Peneda FAUP, Porto, Portugal, [email protected] RESUMO Os edifícios escolares nacionais respondem a desafios reforçados pela necessidade de multidisciplinariedade que, convocando a pedagogia, a arquitetura, a engenharia e a reabilitação, constituem um valioso legado patrimonial, cultural e social. Neste sentido, importa promover a sua preservação, sustentabilidade e modernização, contribuindo globalmente para a gestão do território. O recente Programa de Modernização das Escolas com Ensino Secundário (PMEES) preconizava intervenções arquitetónicas que procurassem responder de forma individualizada aos vários contextos incentivando soluções personalizadas. Esta atitude contribui e (re)afirma o edifício escolar público, integrando valores culturais e patrimoniais reconhecidos pela sociedade, protagonizando-o no processo de transformação e evolução da cidade. As transformações pedagógicas, consolidadas pela arquitetura, permitiram dar continuidade ao seu desenvolvimento, seguindo a estratégia da reorganização espaço-funcional. Neste sentido, o espaço escolar expressa uma nova identidade, fomentada pela consciência da instituição escolar enquanto espaço democrático e universal. A Escola entende-se enquanto espaço institucional capaz de integrar a comunidade escolar, enquanto edifício público que, destacando-se na malha urbana da cidade, configura relações com a comunidade e, enquanto serviço público, reflete sobre as questões políticas e socioculturais que assinalam cada momento ou época. O Programa propõe a reutilização dos edifícios antigos promovendo a sua sobrevivência, reinventando e inovando para o futuro, a partir de um processo de criação e consolidação de valor, salientando, deste modo, a importância da atitude de reabilitar. PALAVRAS-CHAVE: Arquitetura Escolar; Valor Patrimonial; Reabilitação; Transformação; Identidade 327 328 1 INTRODUÇÃO A reabilitação arquitetónica das escolas secundárias intervencionadas ao abrigo do PMEES, desenvolvido pela Parque Escolar1, constitui um exemplo pioneiro da capacidade de articular quantitativa e qualitativamente a componente pedagógica e arquitetónica nos edifícios de ensino secundário público. Esta dialética é convocada no projeto de investigação ESCOLAS: Complexidade e Interpretação2, no qual esta reflexão encontra enquadramento. Figura 1. Estabelecimentos de ensino público com ensino secundário a norte do país. (Inês de Castro, Almeida Garrett, Rodrigues de Freitas e Conservatório de Música do Porto, Lousada, Tomaz Pelayo, Soares dos Reis e Rocha Peixoto). © ESCOLAS: Complexidade e Interpretação “Quando o edifício é uma escola, onde gerações de professores e alunos habitaram os seus espaços (...) o tecido exibirá inevitavelmente traços de aspirações pedagógicas passadas, performances habituais, práticas, conformidade e resistências.” [1], neste sentido, os edifícios escolares públicos em Portugal passaram por várias fases ao longo dos anos, sendo reconhecidas diversas tipologias que, por sua vez, foram sofrendo alterações, embora a partir de ações menos concertadas. O Programa incide apenas sobre preexistências de modo a incentivar e promover a reabilitação e modernização dos edifícios escolares segundo eixos pedagógicos e programáticos capazes de afirmar um novo modelo de escola. Desta forma, a operação obriga a desenhar novas intervenções com uma significativa profundidade e complexidade tornando os edifícios capazes de responder aos desafios funcionais coerentes com a evolução geracional. Estas intervenções arquitetónicas procuram responder de modo individualizado segundo uma estratégia personalizada contribuindo e (re)afirmando o edifício escolar público através da integração de valores patrimoniais e culturais reconhecidos pela sociedade promovendo um sentido de reestruturação urbana. Para tal, surge a proposta de uma escola aberta e inclusiva, criada atendendo às inovações e necessidades de uma dimensão pedagógica mas também social, cultural e empresarial. Tendo como base uma preocupação estrutural e de padrões de habitabilidade e segurança, as arquiteturas desenvolvidas na consideração das preexistências transmitem os ideais e respondem às necessidades contemporâneas. De modo a estabelecer uma relação de continuidade quanto à sua identidade, referência cultural e local afirmado pelo património dos edifícios escolares, as reabilitações avaliam as disponibilidades de intervenção procurando adaptar o programa à realidade de cada caso elevando as escolas originais a protagonistas maiores no processo da sua transformação e evolução. O ato de reabilitar “... tem significado ao combinar a vida contemporânea com existências vindas do passado, o que implica reconhecer o valor dessas existências e a sua capacidade em receber e associar elementos do presente tendo em vista conseguir um equilíbrio entre os valores do passado e as inevitáveis respostas ao que hoje exigimos em termos de adequação e conforto.” [2]. A Parque Escolar, E.P.E., é uma entidade pública empresarial responsável pelo planeamento, gestão, desenvolvimento execução do PMEES. 1 Sedeado no CEAU (FAUP) o projeto de investigação reflete e debate a importância e a transformação dos edifícios escolares a partir de uma atitude de reabilitação. 2 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2 VALOR PATRIMONIAL Os edifícios escolares nacionais com ensino secundário fazem parte de um legado patrimonial, social e cultural que importa preservar, sustentar e modernizar. A sobrevivência de alguns edifícios resulta do reconhecimento patrimonial e da vontade da comunidade em perpetuar a sua memória, destacando as contribuições das gerações anteriores na construção permanente do tempo presente. A ideia de conservar e reabilitar surge da procura e da transformação da sociedade na tentativa de adaptar o edifício às necessidades contemporâneas. No entanto, durante alguns anos, apenas os edifícios reconhecidos como monumentos eram protegidos e reabilitados assumindo a ideia mais consensual de valor patrimonial. A importância de preservar, valorizar e divulgar é compreendida através da capacidade local ou nacional de reabilitar atraindo diversos públicos. É, portanto, de considerar que “... a cultura humana e a natureza como valores indissociáveis e parte da ideia de que há determinado património cultural e/ou natural, de uma região ou de um país, que tem valor excepcional, não só para a respectiva comunidade, como para todos os povos do mundo.” ?3?. Servem de exemplo para este caso os valores histórico, urbanístico, social, arquitetónico, industrial, artístico, técnico ou científico. Assim, o valor patrimonial varia, ao longo do tempo, consoante a compreensão histórica e a visão da sociedade e, deste modo, com o passar dos séculos, o significado histórico e social atribuído a cada edifício tende a concretizar uma ideia de património mais lata e que sustenta a ampliação da sensibilidade que os processos de demolição transmitem uma perda e um empobrecimento local, nacional e mundial, uma vez que “... nada de novo que tenhamos criado, mesmo que de muita qualidade, consegue fazer valer a pena essa perda.” ?4?. Todas as intervenções sobre o património exigem uma atividade multidisciplinar, assim como um conhecimento rigoroso (historia, envolvente e contexto) do espaço a intervencionar. Qualquer intervenção em património arquitetónico requer uma compreensão técnica e um estudo aprofundado dos seus métodos recorrendo a várias especialidades. 3 INTERVENÇÕES As intervenções convocam aspetos comuns, desde logo, ao serem todas de reabilitação, implicam um reconhecimentos dos diferentes valores patrimoniais e uma consequente hierarquização nas prioridades, a avaliação das disponibilidades de cada uma das escolas, e ainda, a convocação da sensibilidade e imagem de marca dos seus diferentes autores. Partindo das características específicas de cada edifício, do histórico de intervenções e do seu contexto urbano, a reabilitação das escolas foi, ainda que respeitando um programa-funcional determinado pelo currículo nacional, promotora da diversidade. Projetados atendendo à individualização da sua envolvência, viabilizaram uma correlação com as atividades, hábitos e culturas onde se integram. Para tal, foi tido em consideração o tecido empresarial da zona onde se inserem, garantindo assim, a empregabilidade dos alunos que integram cursos técnicos, singulares na capacidade em diversificar a oferta formativa, o programa funcional e, consequentemente, as soluções arquitetónicas. Também associado à individualização dos autores, todos os arquitetos intervenientes procuraram trazer às reabilitações a interpretação pessoal sobre as preexistências unindo ao programa funcional proposto pela Parque Escolar, “O rigor construtivo por parte dos seus autores e responsáveis é claro, bem como a intenção de inovar neste processo de modernização. Deste modo, é possível compreender que a arquitetura assumiu um sentido de responsabilidade fundamentado pelo processo de reabilitação dos edifícios.” [5]. 3.1 Reabilitar entre a tradição e a nova identidade escolar “São escolas cuja imagem e nome estão associados à tradição e que mantêm a cultura do seu passado na sua própria existência e imagem de hoje. A maioria das instalações educacionais em Portugal sempre foi construída de acordo com projetos-padrão usados pelas autoridades da escola. Alterações subsequentes (...) mostram quão flexível estes edifícios são, adaptando os espaços para atender a novas necessidades de mudança da comunidade...” [6]. 329 330 Num universo de setenta e quatro escolas públicas com ensino secundário, que integram aquele projeto de investigação, são destacados quatro casos, essenciais para a compreensão do tema, como as escolas secundárias Rodrigues de Freitas e Conservatório de Música do Porto (Porto), Carolina Michaelis (Porto), João Gonçalves Zarco (Matosinhos) e Garcia de Orta (Porto). Resultando de quatro tipologias escolares distintas, a análise desenvolve-se segundo uma organização cronológica. Uma vez que consistem em operações de reabilitação, a necessidade de manter e preservar uma parte significativa da estrutura inicial nas novas composições foi imposta pelo promotor deste Programa, recomendando que a demolição dos edifícios preexistentes não excedesse cerca de 20% da área de construção. E desta forma, os autores foram desafiados a desenvolverem um reconhecimento mais acutilante dos valores dos edifícios originais, selecionando criteriosamente as partes consideradas menos indispensáveis à integridade dos conjuntos edificados. Figura 2. Escola secundária Rodrigues de Freitas e Conservatório de Música do Porto, Porto. © Catarina Albuquerque Com a escola secundária Rodrigues de Freitas e Conservatório de Música do Porto, anteriormente Liceu D. Manuel II, compreende-se uma evolução temporal e uma intervenção arquitetónica conscientemente atenta e comedida, reconhecendo, atendendo e respeitando os valores essenciais do antigo liceu. Resultou de um concurso de arquitetura em 1919, pelo arquiteto José Marques da Silva, que veio a ter o seu projeto de execução em 1927 e foi inaugurada em 1933. Dada a sua posição na cidade e a proximidade com edifícios históricos o liceu assumiu um protagonismo urbano que se ampliou com a existência de alguns equipamentos relevantes ao ambiente escolar, valorizando o seu contexto. A conceção do liceu assenta em princípios clássicos de composição desde logo inteligíveis pela presença de um expressivo eixo estruturador de simetria, da ortogonalidade, racionalidade e do sistema de alternância entre a construção (alas) e o vazio (pátios). O processo de reabilitação desta escola, é um dos exemplos mais incisivos das intervenções levadas a cabo pela Parque Escolar, com um decisivo impacto no desenvolvimento urbano onde se insere. Foi clara a preocupação do arquiteto responsável pela mais recente intervenção, entre 2007 e 2008, da autoria do arquiteto Manuel Fernandes de Sá, quanto ao valor patrimonial do edifício, e sobretudo, no que diz respeito ao seu desempenho perante a cidade. Considerando o seu valor, textura e expressão da linguagem exterior da composição, a estratégia incorporou os requisitos térmicos pelo interior, tendo-se construído um novo compartimento no interior das salas existentes de forma a integrar as soluções técnicas necessárias. Com esta intervenção foi reforçada a atenção e o comprometimento com a envolvente podendo-se confirmar que o projeto incorpora a responsabilidade patente nos ideais de Marques da Silva, bem como dos objetivos conceptuais do Programa. O autor convocou a memória do estado original do edifício, respeitando a sua essência e enfatizando o valor patrimonial e a sua relação com a malha urbana. É também, na sequencia destas questões, que se afirma a condição do edifício escolar em refletir (e ir refletindo), as condições e os ideais da pedagogia em cada tempo de intervenção. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3.1.2 Escola secundária Carolina Michaelis (Porto) Figura 3. Escola Secundária Carolina Michaelis, Porto. © Catarina Albuquerque A escola secundária Carolina Michaelis, antigo liceu feminino da cidade do Porto, inaugurado em 1951, da autoria do arquiteto José Sobral Branco, era um dos exemplos escolares que apresentava uma “... visão do espaço escolar como expressão de um espaço não autoritário, lugar privilegiado para a vida social.” [7]. A partir dos anos cinquenta surgiram mudanças substanciais no conceito de escola perseguindo novas metodologias pedagógicas segundo um desenvolvimento do estímulo à criatividade. A implantação deste liceu enfatiza a importância da instituição pública que, através da sua arquitetura, assinala um importante contributo para a estruturação urbana. A este propósito convirá convocar a singularidade do eixo urbano que desenha conjuntamente com a escola secundária Rodrigues de Freitas. A sua tipologia apresenta uma organização linear “... assente no corredor de distribuição, situando-se os acessos verticais (escadas) nos seus topos e pontos de intersecção dos corpos com direções perpendiculares.” [8]. A frente urbana é desenhada pelo corpo principal que se desenvolve ao longo do espaço público, ainda que com algum afastamento, dado que o posicionamento do edifício acentua o afastamento na relação com o espaço público. Com uma linguagem definida pela sua composição rígida e austera respeitava as regras clássicas, de onde sobressai a incorporação de um afirmativo eixo axial sustentador de toda a organização espaço-funcional do conjunto edificado. Uma das principais preocupações do arquiteto Manuel Fernandes de Sá, responsável pela intervenção de 2008, foi a de preservar e recuperar o edifício existente, em função das novas exigências, integrando os elementos infraestruturais essenciais pelo interior de forma a não descaracterizar a imagem original da escola, à semelhança do caso de estudo anterior. 3.1.3 Escola secundária João Gonçalves Zarco, Matosinhos (Porto) Figura 4. Escola Secundária João Gonçalves Zarco, Matosinhos. © Catarina Albuquerque 331 332 A escola secundária João Gonçalves Zarco, antiga Escola Industrial e Comercial de Matosinhos, é desde a sua construção (inaugurada em 1964), um equipamento de grande destaque na malha urbana e um dos impulsionadores desta zona da cidade, contribuindo para a valorização do desenho e consolidação desta área de Matosinhos. Da autoria do arquiteto Leonardo Rey Colaço de Castro Freire, partia de um projeto-tipo de 1947, e era originalmente definida por quatro volumes retangulares dispersos no lote, um principal, um edifício de ginásio e outros dois, destinados às oficinas. Tendo como autor do projeto o arquiteto Carlos Prata, o seu principal objetivo foi o da total reabilitação dos edifícios existentes garantindo de certa forma a total inteligibilidade das edificações originais. As demolições com maior impacto concentram-se na remoção das circulações exteriores cobertas tornando-se clara a leitura crítica dos espaços de circulação. A urgência em responder às necessidades do parque escolar gerou-se em torno de dois novos edifícios que permitem a coexistência entre os edifícios ainda que haja uma clara diferença entre o que é novo e o que é preexistente. O resultado de todo este processo transmite o que prevalece da imagem original, tirando partido das características do edifício principal, evidenciando que a solução desenvolvida recai sobre a união física dos volumes existentes, assim a estratégia da intervenção protagonizou a reestruturação e organização dos corredores de circulação. As duas vertentes da intervenção surgem do resultado da procura da identidade funcional e formal dos volumes, bem como da unificação do edificado originalmente menos coeso. A imagem e a relação estabelecida pelo edifício renovado para com o espaço público mantém as características essenciais da preexistência reafirmando os valores característicos da tipologia original. Ao contrário dos casos anteriores, a regularidade compositiva e a menor expressividade da composição original dos alçados permitiram que o isolamento térmico fosse aplicado pelo exterior assegurando uma otimização da sua eficácia. 3.1.4 Escola secundária Garcia de Orta (Porto) Figura 5. Escola Secundária Garcia de Orta, Porto. © Catarina Albuquerque A escola secundária Garcia de Orta, inaugurada em 1969, desenvolve-se segundo uma estratégia de intervenção que reproduz edifícios autónomos ou independentes, denominados pavilhonares. Partindo de um projeto-tipo da autoria do arquiteto Augusto Brandão, os vários edifícios organizam-se segundo um principio de dispersão territorial e de independência construtiva que assinala maior expressão na consideração do sistema de circulação em galerias exteriores cobertas que os relacionam. Desta forma, e com esta estratégia viabiliza-se a adequação, às características morfológicas e topográficas dos diversos lotes escolares. A organização de quatro pavilhões em torno de um volume central transmite, assim, uma visão aberta e funcional do sistema educativo, valorizando o espaço de aprendizagem, em pleno contraste com os edifícios escolares tradicionais. A par da implementação do projeto-tipo, os grandes centros urbanos, tendo em conta a sua consolidação e densidade construtiva, vieram a obrigar os edifícios pavilhonares a serem posicionados em zonas da cidade de menor centralidade, explorando comumente condições mais vantajosas. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Com o recente projeto de modernização, inaugurado em 2010, da autoria do arquiteto Ricardo Bak Gordon, desenvolveu e incentivou uma relação de proximidade com a comunidade tentando manter a essência definidora das preexistências, respondendo aos requisitos técnicos do Programa através da implementação dos sistemas de isolamento térmico pelo exterior, transfigurando e alterando a escala da composição. Já os novos edifícios resultam num confronto temporal de construção dada a sua imagem contemporânea em contraste com os originais. 4 REABILITAÇÃO DO PATRIMÓNIO ESCOLAR “A arquitetura restará, como sempre, enquanto marco decisivo desta operação. A arquitetura assinala a condição de contemporaneidade na reconformação dos espaços escolares e na redignificação do espaço urbano.” [12]. Além disso, importa salientar que, as transformações, seja na sobrevivência, na recuperação e na inovação dos edifícios preexistentes, procuram destacar a pertinência do ato de reabilitar numa dimensão pedagógica, promovendo o desenvolvimento da cultura, pedagogia e identidade comunitária sobre as gerações futuras. Por outras palavras, ainda que, se tenha garantido a possibilidade de despender de menos materiais, de garantir um menor consumo energético e de desperdício de água. Todos os edifícios escolares, independentemente do seu valor patrimonial, e apesar de algumas situações com mais constrangimentos, como a redução da dimensão de algumas das salas de aula, se disponibilizaram (e se afirmaram) positivamente a um processo de requalificação. Neste sentido, o PMEES, destacou a importância de construir reabilitando, em vez de construir de raiz. A principal missão da arquitetura foi a de reinventar os equipamentos segundo uma transformação de contemporaneidade afirmando como algo único, tornando-se clara a importância do valor pedagógico deste Programa. A inovação arquitetónica das novas soluções garantiu a criação de um novo modelo de escola através do diálogo entre a essência das preexistências e a afirmação e consolidação do espaço contemporâneo. Neste contexto, a comunidade incorporou um sentido de responsabilidade que se reflete no cuidar dos espaços, no respeito pela identidade, na valorização da memória e da cultura segundo um compromisso social com uma expressão universal. 5 CONCLUSÕES A dimensão nacional do PMEES, traduziu-se na preocupação arquitetónica relativa ao estado degradado em que os edifícios escolares se encontravam, e aos princípios de estandardização, bem como a identidade pública que caracterizavam a rede escolar. Assim, o Programa procurou requalificar e modernizar transmitindo um caráter singular a cada escola, adaptando a arquitetura aos diversos contextos. Foi, de facto, um momento exemplar na política portuguesa. A análise dos exemplos convocados nesta abordagem permitiu, por um lado, compreender a história dos edifícios escolares públicos e o impacto que estes assumem no desenvolvimento urbano, e por outro lado, identificar as características inerentes ao Programa e, ainda reconhecer a qualidade das soluções arquitetónicas destacadas pela sua singularidade reforçada pelas diversas metodologias e abordagens adotadas por parte dos autores. Os arquitetos responsáveis para além dos respetivos objetivos e estratégias definidos pelo PMEES, garantiram ainda a sua interpretação das preexistências, sobre as intervenções, que resultou numa melhor leitura e adaptação pertinente da solução final. Neste sentido, o desafio de reabilitar, permitiu uma reflexão crítica sobre o valor das preexistências e assumiu uma condição de contemporaneidade na reconformação do espaço escolar, proporcionando uma importante revalorização sobre a ação do Programa e ainda sobre as arquiteturas. A dimensão pedagógica do programa, perspetivou sensibilizar a comunidade, através da arquitetura, no sentido em que a população aprendeu a estimar o seu espaço. Pode-se então concluir que estes equipamentos apresentam valor patrimonial, ambicionando utilizar a Arquitetura como meio de os dignificar, procurando trazer uma característica individual a cada projeto e transmitir a identidade de uma comunidade numa instituição de maior destaque na cidade. 333 334 AGRADECIMENTOS À Parque Escolar E.P.E. pela colaboração, disponibilidade e facilitação nas visitas às escolas. Aos Conselhos Diretivos, pela disponibilidade às visitas guiadas, pela partilha de experiências e o registo fotográfico das instalações escolares. Aos autores dos projetos, pela generosa partilha das ideias e dos materiais. Por fim, à Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto (FAUP) e ao Centro de Estudos de Arquitetura e Urbanismo (CEAU), pelo apoio a este projeto. REFERÊNCIAS [1] Burke, C. (2019). Stories of Schools. Towards a Pedagogy of Place. In. ALEGRE, Alexandra; Heitor, T. (coord.). Arquitectura Escolar em Portugal: Educação, Património e Desafios. Lisboa: Instituto Superior Técnico. 27 p. [2] http://asap-ehc.tecnico.ulisboa.pt/book/ArqEscolarPT.pdf. [3] Toussaint, M. (2009). Algumas obras de arquitectura notáveis em Portugal e não só. Caleidoscópio. 7 p. [4] Lopes, F. (2012). Património arquitetónico e arqueológico. Noção e normas de proteção. Casal de Cambra: Caleidoscópio. 20 p. [5] Conselho da Europa (1975). Carta europeia do património arquitectónico. Amesterdão: Conselho da Europa. 3 p. [6] http://www.patrimoniocultural.gov.pt/media/uploads/cc/CARTAEUROPEIADOPATRIMONIOARQUITECTONICO.pdf [7] Monteiro, C. (2020). ARQUITETURA ESCOLAR – O valor patrimonial como procura de identidade na reabilitação. Porto: Universidade do Porto, Dissertação de Mestrado. 159 p. [8] Silva, J. (2008). Primary school architecture in Portugal: A case study. In Yelland, R. (dir.). Paris: PEB Exchange, OECD. N.º 63. 2 p. https://www.oecd.org/portugal/40802346.pdf. [9] Di Sivo, M.; Ladiana, D. (2011). Métodos e instrumentos para a gestão do património escolar. In Afonso, R.; Ladiana, D. (org.). O espaço da escola. Conceitos, métodos e instrumentos para projecto e gestão do património escolar. Itália, Florença: Alinea Editrice, 2011. 54 p. [10] Heitor, T. (coord.) (2010). Liceus, escolas técnicas e secundárias. Lisboa: Parque Escolar E.P.E., Direcção-Geral de Projecto – Área de Edificações. 80 p. [11] Santos, A. (2015). Similaridades e Singularidades na Reabilitação Arquitetónica do Parque Escolar: Programa promovido pela Parque Escolar, E.P.E. no norte de Portugal (2007-2011). Porto: Universidade do Porto, Tese de Doutoramento. 729 p. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 335 336 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Utilização de injeções de resina Epóxi como método de reparo em sistema de revestimento de fachadas com presença de manifestações patológicas como: falta de aderência e som cavo Guilherme Alves Correa Universidade Federal de Santa Maria; Santa Cruz do Sul; Brasil; e-mail: [email protected] Marcus Daniel Friederich Dos Santos Universidade de Santa Cruz do Sul; Santa Cruz do Sul; Brasil; e-mail: [email protected] Rogério Cattelan Antocheves Lima Universidade Federal de Santa Maria; Santa Maria; Brasil; e-mail: [email protected] Yuri dos Santos Tatim Filho Universidade Federal de Santa Maria; Santa Cruz do Sul; Brasil; e-mail: yuritatim@icloud,com RESUMO Apesar do desenvolvimento tecnológico em diversas áreas da engenharia, tem-se observado uma grande quantidade de edificações relativamente jovens apresentando manifestações patológicas em revestimento de fachadas, como o descolamento e o desplacamento. Os descolamentos surgem quando as tensões geradas pela estrutura de concreto superam as capacidades de aderência do revestimento, causados pela instabilidade do suporte devido à acomodação da edificação, a fluência da estrutura de concreto armado e as variações higrotérmicas e de temperatura. O descolamento do revestimento de fachadas é um problema que necessita de reparação imediata por apresentarem perigo aos seus moradores e também aos que transitam ao seu entorno. Com isso, o objetivo deste trabalho é analisar a eficiência de ancoragem de sistema de revestimento cerâmico em superfícies de concreto por meio de injeções de resina epóxi, visando solucionar o problema de falta de aderência do revestimento ao concreto. A metodologia deste estudo consistiu-se na realização dos furos para injeção, limpeza deles utilizando ar comprimido e nas injeções de flúor silicato e resina epóxi. A partir da análise dos resultados obtidos nos ensaios de percussão e ensaio de aderência à tração, observou-se a eficácia das injeções de resina epóxi como solução para aderir o sistema de revestimento aos elementos estruturais de concreto armado, onde o som cavo do revestimento foi totalmente removido e houve um aumento significativo na aderência de revestimento, onde os valores de resistência de aderência à tração foram satisfatórios, ou seja, superiores ao estabelecido pela NBR 13528:2019. PALAVRAS-CHAVE: Revestimento; Patologia; Injeções; Resina epóxi. 337 338 1 INTRODUÇÃO A ocorrência de grandes acidentes prediais em cenário nacional fez com que o setor da inspeção predial ganhasse destaque nas últimas décadas, pois até então, era um campo pouco explorado. Além disso, acidentes em menores proporções, mas muitos deles com vítimas fatais, tornaram-se mais comuns em todo Brasil (PARENTE, 2017). Embora haja uma preocupação crescente com a qualidade das edificações por parte das construtoras, em virtude da vigência da Norma de Desempenho que a partir de 2013 busca atender aos requisitos mínimos de habitabilidade dos usuários, destacam-se edifícios construídos nos últimos anos apresentando diversas manifestações patológicas em suas fachadas como: eflorescências, bolores, fissuras, infiltrações, descolamento e desplacamento do revestimento. São vários os fatores que podem causar esses defeitos nos revestimentos de fachadas, como incompatibilidade entre projetos, materiais utilizados na construção que são inadequados ou não especificados no projeto, erros de execução causados pela falta de qualidade e treinamento da mão de obra, somados à inexistência de manutenções preventivas (CORREA, 2020). O descolamento do revestimento, a baixa resistência à tração e o som cavo são manifestações patológicas que necessitam de intervenção imediata por apresentar risco de queda de peças cerâmicas, podendo levar a morte de pessoas e/ou causar perdas materiais. Atualmente, observamos avanços tecnológicos em diversos setores da construção civil, desta forma a técnica de injeções de resina epóxi objetiva reparar tais manifestações patológicas e quando possível, evitar a substituição do revestimento, seja ele, cerâmico ou argamassado, devido as dificuldades de execução, é um serviço complexo e minucioso, que causa enorme transtorno ao moradores tornando-se uma obra bastante onerosa. No decorrer deste trabalho, será elaborada a técnica de injeções de resina epóxi em revestimentos com a presença de som cavo, a fim de avaliar sua eficiência, pois esta é uma técnica é recentemente utilizada por empresas de engenharia, no entanto há poucos estudos relacionados ao tema. A metodologia consistem em aplicar injeções de resina epóxi, objetivando a ancoragem do revestimento ao substrato, além de eliminar a presença de som oco e aumentar a resistência de aderência à tração do revestimento, bem como, atingir os valores mínimos exigidos pelas normas brasileiras para revestimentos externos. 1.1 Justificativa Os revestimentos de fachada, aderidos ou não aderidos, devem manter a capacidade funcional, sem sinal de falhas, durante toda a vida útil prevista em projeto, sendo estabelecido pela NBR 15575-1 (ABNT, 2013) vida útil de projeto mínima de 20 anos. Logo, manifestações patológicas como o som cavo e a falta de aderência dos revestimentos são problemas preocupantes, pois comprometem não só a vida útil dos sistemas de revestimentos, mas de outros componentes da edificação, como os sistemas de vedações verticais e até mesmo os elementos estruturais. Sendo assim, os revestimentos de fachadas são importantes não somente pelo seu aspecto visual e na valorização do imóvel, mas também para o bom desempenho das vedações, contribuindo para o isolamento térmico-acústico, estanqueidade a água e gases, durabilidade, proteção e segurança ao fogo das edificações. Algumas situações estão extremamente suscetíveis a acidentes quando há descolamento e as peças permanecem suspensas somente pelo rejunte existente entre elas. As manifestações patológicas de revestimento de fachada são difíceis de recuperar e requerem para isso custos elevados, sendo que, muitas vezes, quando elas se manifestam visualmente, já há comprometimento da integridade do revestimento e estes custos podem suplantar os da execução original. Desta forma, destaca-se a necessidade de procedimentos de manutenção e reparação, se necessário, como a substituição de componentes do revestimento danificados, ou então, métodos de recuperação, objetivando aumentar ou recuperar o desempenho e a vida útil requerida. Para auxiliar na melhoria e desenvolvimento dos revestimentos de fachada, e auxiliar na compreensão dos fenômenos de origem e evolução de suas manifestações patológicas, este trabalho visa analisar os componentes de fachadas, bem como propor uma metodologia de reparo para estes problemas, colaborando também com o entendimento sobre a deterioração e envelhecimento precoce das edificações. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2 MATERIAIS E MÉTODOS Para atingir os objetivos do artigo a metodologia foi dividida em duas etapas principais: Mapeamento e identificação das manifestações patológicas encontradas em todas as fachadas da edificação por meio do ensaio de percussão e ensaio de aderência à tração; recuperação do sistema de revestimento com a presença de som cavo por meio de injeções de resina epóxi, realizados um total de 4 protótipos com área de 1,5 m², denominados respectivamente de A, B, C e D. 2.1 Mapeamento e identificação das manifestações patológicas A escolha da edificação do estudo foi uma obra já concluída, com idade superior a 10 anos, localizada na cidade de Porto Alegre no bairro Moinhos de Vento. Os locais selecionados para execução dos protótipos foram o segundo e sétimo pavimento da fachada dos fundos, orientada a Norte. Com o ensaio de percussão foi possível mapear todas as fachas da edificação, identificando as áreas do sistema de revestimento que apresentaram som cavo. Desta forma, o teste iniciou-se com a ancoragem e fixação da linha de vida do balancim individual do tipo “cadeirinha”, em seguida foi realizada a descida da cobertura ao térreo de um profissional habilitado e capacitado, garantindo assim condições de segurança do trabalho. Após isso, o colaborador realizou o teste de percussão com o auxílio de um martelo de madeira em toda extensão das fachadas, mapeando os pontos que apresentaram som cavo, descolamento, fissuras ou com ausência de rejunte, lembrando que durante o teste foram atribuídos símbolos para melhorar a identificação dos problemas, conforme a Figuras 1. Figura 1. Mapeamento das áreas com a presença de som cavo. Fachada Norte (CORREA (2020)) 2.1.1 Injeções de resina epóxi A fim de remover a presença do som cavo no revestimento, bem como aumentar a resistência de aderência à tração, realizou-se as injeções seguindo as seguintes etapas: realização dos furos de injeção; limpeza dos furos utilizando ar comprimido; injeção do flúor silicato; injeção da resina epóxi (após a cura do flúor silicato de 24 horas); retirada do excesso de produto nos furos para depois ser recoberto pelo rejunte; limpeza da superfície utilizando esponja, água e sabão neutro. Desta forma, iniciou-se o procedimento para realização dos furos de injeção utilizando uma furadeira no modo martelete, nos protótipos A, B e C utilizou-se uma broca de 5 mm de diâmetro, já no protótipo D, utilizou-se broca de 4 mm de diâmetro. Os furos foram espaçados a cada 10 cm entre si nas juntas de assentamento da cerâmica, com inclinação de aproximadamente 45 graus para evitar o escorrimento da resina epóxi e foram realizados até a base (concreto), independente da espessura do emboço. A limpeza dos furos é fundamental, pois não pode haver qualquer partícula retida no interior. Sendo assim, efetuou-se a limpeza dos furos utilizando um compressor, composto por uma pistola com uma agulha acoplada em sua extremidade, injetando ar comprimido nos furos, fazendo com que toda a sujeira e pó fossem expelidos. Em seguida, injetou-se o flúor silicato, material responsável por endurecer a superfície, aumentando a impermeabilidade e resistência à abrasão, evitando, assim, a formação de pó. É importante realizar a limpeza do revestimento cerâmico após as injeções impossibilitando a formação de manchas na superfície. Por fim, injetou-se a resina epóxi, esta tem características tixotrópica e seu sistema injetável garante alta produtividade, evitando desperdício do material e tempo conforme Figura 2. 339 340 Figura 2. Injeções da resina epóxi (CORREA (2020)) Para análise dos resultados foram realizados testes de percussão, e em seguida foram extraídos 6 corpos de prova para cada protótipo, pois não havia espaço para extrair 12 corpos de prova, como recomenda a ABNT NBR 13528: 2019. O limite de resistência de aderência à tração, para revestimento em camada única para paredes externas, com acabamento de pintura ou base para reboco, aos 28 (vinte e oito) dias, deve, em pelo menos quatro dentre seis valores, ter resistência superior ou igual a 0,30MPa. 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1 Ensaio de percussão Realizaram-se pranchas com a identificação completa dos descolamentos e as regiões ocas encontradas nas fachadas, conforme as Figura 3, 4 e 5. Figura 3. Prancha com a identificação dos descolamentos da Fachada Norte (CORREA (2020)) CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 4. Prancha com a identificação dos descolamentos da Fachada Sul (CORREA (2020)) Figura 5. Prancha com a identificação dos descolamentos das fachadas das Lateral Direita e Lateral Esquerda (CORREA (2020)) As fachadas apresentaram uma área total de som cavo de 244,48 m² (Fachada Norte 124,40 m²; Fachada Sul 49,25 m²; Lateral Direita 29,56 m²; Lateral Esquerda 41,27 m²). Observou-se som cavo predominantemente nas regiões dos elementos estruturais da edificação, e com ensaio de arrancamento confirmou-se falha de aderência do chapisco. As possíveis causas da falta de aderência do chapisco podem ser da aplicação do chapisco com a estrutura de concreto contaminada com poeira ou desmoldante, utilização do chapisco com o traço inadequado (excesso de água ou dosagem inadequada), bem como, cura inadequada do mesmo. 3.2 Ensaio de aderência à tração Após as injeções de resina epóxi todos os protótipos apresentaram bons resultados ao ensaio de percussão, removendo a presença do som oco nos pontos onde ocorreram as injeções, sendo assim, realizou-se teste de aderência à tração em todos os protótipos. No protótipo A observou-se ruptura predominante do tipo F, onde a ruptura acontece na interface argamassa/cola, com média de 0,31 MPa, conforme Figura 6 e Tabela 1. 341 342 Figura 6. Ensaio de arrancamento protótipo A (CORREA (2020)) Tabela 1. Determinação da resistência de aderência à tração protótipo A Sendo assim, os resultados obtidos no protótipo A foram satisfatórios, onde 4 corpos de prova obtiveram resistência de aderência à tração superior a 0,30 MPa. No protótipo B observou-se ruptura predominante do tipo B, onde a ruptura acontece na interface substrato/chapisco, com média de 0,40 MPa, conforme Figura 7 e Tabela 2. Figura 7. Ensaio de arrancamento protótipo B (CORREA (2020)) CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 2. Determinação da resistência de aderência à tração protótipo B Os resultados obtidos no protótipo B não foram satisfatórios, pois apenas 2 corpos de prova obtiveram resistência de aderência à tração superior a 0,30 MPa. No protótipo C observou-se ruptura predominante do tipo E, que acontece no interior da argamassa de emboço, com média de 0,39 MPa, conforme Figura 8 e Tabela 3. Figura 8. Ensaio de arrancamento protótipo C (CORREA (2020)) Tabela 3. Determinação da resistência de aderência à tração protótipo C Os resultados obtidos no protótipo C foram satisfatórios, onde 5 corpos de prova obtiveram resistência de aderência à tração superior a 0,30 MPa. No protótipo D observou-se ruptura predominante do tipo E, onde a ruptura acontece no interior da argamassa de emboço, com média de 0,30 MPa, conforme Figura 9 e Tabela 4. 343 344 Figura 9. Ensaio de arrancamento protótipo D (CORREA (2020)) Tabela 4. Determinação da resistência de aderência à tração protótipo D Os resultados obtidos no protótipo D não foram satisfatórios, pois apenas 2 corpos de prova obtiveram resistência de aderência à tração superior a 0,30 MPa. 4 CONCLUSÕES Por meio deste trabalho, evidenciou-se que os protótipos A, B, C e D apresentaram bons resultados ao ensaio de percussão, mitigando a presença de som cavo das amostras nos pontos de injeção. Entretanto apenas, os protótipos A e C obtiveram valores de resistência de aderência à tração superiores ao estabelecido pela NBR 13528:2019. Observou-se que a limpeza dos furos é de extrema importância, pois não pode haver sujeira ou pó retido no interior do furo. Além disso, deve-se atentar para a especificação da resina epóxi quando aplicada em fachadas, pois alguns tipos, quando expostas ao calor, podem perder suas propriedades, desta forma devem-se utilizar resinas próprias para tal uso. É fundamental, antes de qualquer aplicação de resinas em revestimento de fachadas com a presença de som cavo, realizar um estudo detalhado das manifestações patológicas encontradas, bem como, suas origens, além de verificar a qualidade de todos os componentes do sistema de revestimento como: o chapisco, a argamassa de emboço e a argamassa de assentamento. Também deve-se fazer uma análise crítica e cirúrgica de qual interface do revestimento se encontra o trecho oco, que buscamos reconstituir, sendo que o procedimento é o mesmo para qualquer trecho, assim a técnica de injeções pode ser utilizada em todos os componentes/interfaces do revestimento, sendo: entre placas cerâmicas e argamassa colante; argamassa colante e substrato; nas interfaces entre cheias do emboço; na interface entre emboço e chapisco; entre o chapisco e a base. Por fim, a utilização de resina epóxi, a fim remover os trechos ocos do revestimentos cerâmico de fachada, demonstrou ser alternativa quando o revestimento não apresentar desplacamento e quando a argamassa de emboço não apresentar baixa resistência superficial ou esfarelamento. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.ABNT.NBR 7200. Execução de paredes e tetos de argamassas inorgânicas – Procedimento da resistência de aderência à tração. Rio de Janeiro, 1998. [2] CORREA, Guilherme Alves. Método de correção de som cavo em fachadas com revestimento cerâmico por meio de injeções de resina epóxi. 2020. 103 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Engenharia Civil, Universidade de Santa Cruz do Sul, Santa Cruz do Sul, 2020. [3] CORREA, Guilherme Alves; SANTOS, Marcus Daniel Friederich dos. Utilização da injeção de resina epóxi como método de correção do som cavo em fachadas com revestimento cerâmico. In: SEMINÁRIO BAIANO DE DURABILIDADE E DESEMPENHO DAS CONSTRUÇÕES (BADUCON), 3., 2020, Salvador. Anais [...] . Salvador: Laboratório de Ensaios em Durabilidade dos Materiais (Ledma), 2020. p. 190-203. [4] PARENTE, Lucas Neves Silva. INSPEÇÃO PREDIAL: ESTUDO DE CASO DO BLOCO ACADÊMICO 728 (DEECC) DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ COM BASE NA LEI No 9913/2012 DE FORTALEZA/CE. 2017. 89 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. 345 346 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Significado cultural na Paisagem Histórica Urbana no Vale de Massarelos: a perceção das comunidades Laís Reis Pettinati Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto, Centro de Estudos de Arquitectura e Urbanismo (CEAU), Porto, Portugal, [email protected] Teresa Cunha Ferreira Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto, Centro de Estudos de Arquitectura e Urbanismo (CEAU), Porto, Portugal , [email protected] Teresa Portela Marques Faculdade de Ciências da da Universidade do Porto, Centro de Pesquisa em Biodiversidade e Recursos Genéticos (CIBIO-UP), [email protected] RESUMO Num cenário mundial marcado pelo consumo de recursos sem precedentes, e numa reflexão específica sobre as cidades, é urgente definir estratégias de gestão do património urbano que integrem os desígnios da conservação com os do desenvolvimento, numa perspetiva de sustentabilidade social, cultural, ambiental e económica. Esta abordagem holística, inclusiva e integradora, que reconhece a cidade como o resultado da sobreposição histórica de valores e atributos culturais e naturais, indissociável do seu reconhecimento e significação pelas comunidades, está patente na Recomendação sobre a Paisagem Histórica Urbana - PHU [1]. A presente proposta pretende desenvolver uma análise qualitativa do significado cultural de uma área urbana de interesse patrimonial - o Vale de Massarelos, na cidade do Porto - a partir da investigação comparada de duas abordagens: a) resultados identificados nos trabalhos realizados no âmbito da unidade de formação interdisciplinar “Património e Paisagem Gestão, Análise, Projeto” (FAUP/ Universidade do Porto, 2019/2020), b) análise de publicações na rede social Instagram relacionadas com a área de estudo (de 2012 a 2020). Pretende-se discutir os resultados obtidos a partir de cada tipo de abordagem à área em estudo para i) melhor contextualizar e compreender a perceção das comunidades sobre os valores e atributos patrimoniais; ii) testar ferramentas complementares para o levantamento e análise de dados; iii) integrar a perceção das comunidades em todo o processo de gestão patrimonial e não apenas como validação final de propostas de gestão e salvaguarda patrimonial. PALAVRAS-CHAVE: Paisagem Histórica Urbana; Gestão; Património urbano; Comunidade; Redes sociais. 347 348 1 INTRODUÇÃO 1.1 Enquadramento Vivemos num século urbano [2], em que o desafio da conservação do património nas cidades se tornou crítico devido à rápida urbanização e ao consequente crescimento e transformação das cidades [3]. Assim, numa Agenda Urbana em que a sustentabilidade é um dos principais designios [4], a conservação do património surge como um recurso estratégico para a cidade, sendo necessário incluí-lo no desenvolvimento urbano, integrando as diversidades e especificidades locais [5]. Deste modo, neste estudo, com uma perspetiva multidisciplinar, considera-se o património como um recurso e motor de desenvolvimento qualificado nas políticas de gestão e salvaguarda do património arquitetónico e urbano [6]. A Recomendação sobre a Paisagem Histórica Urbana - PHU [1], documento que serve como suporte conceptual para este estudo, centra-se não só em conjuntos mas também no contexto urbano mais alargado, incluindo a sua configuração geográfica, as características naturais, o ambiente construído – do histórico ao contemporâneo – as infraestruturas, os espaços livres, as perceções e as relações visuais, as práticas e os valores sociais e culturais, os processos económicos, assim como nas dimensões imateriais do património, enquanto vetores de diversidade e identidade [1]. A Carta de Burra [7], aborda o conceito de ‘significado cultural’, entendido como “valor estético, histórico, científico, social ou espiritual para as gerações passadas, actual ou futuras. O significado cultural está incorporado no próprio sítio, na sua fábrica, na sua envolvente, na sua utilização, nas suas associações, nos seus registos, nos sítios relacionados e nos objectos relacionados. Os sítios podem ter variações de valor para indivíduos ou grupos diferentes” [7]. Também este documento sublinha o papel das comunidades e suas perceções referentes ao significado cultural de um lugar. Neste quadro conceptual, a noção de ‘atributos’ e ‘valores’ é utilizada para definir as dimensões do património [1], sendo estabelecida a distinção entre ‘o que deve ser protegido’? (‘atributos’) e ‘porque deve ser protegido’? (‘valores’) [8];[9]. Assim, por ‘atributos’ entende-se que “são o que herdamos do passado e podem ser tangíveis ou intangíveis. São os recursos que constituíram valor suficiente para as gerações passadas para serem mantidos para as presentes, seja por proteção activa ou não” [10]. E por ‘valores’ entende-se que “são a razão pela qual certos atributos são considerados património” [10]. Sendo assim, os “atributos são o que valorizamos ou o que cria valores, e os valores são as razões pelas quais um recurso é valioso” [10]. O presente trabalho tem o intuito de compreender o ‘significado cultural’ de uma área urbana de interesse patrimonial na cidade do Porto - o Vale de Massarelos – seguindo uma metodologia de trabalho baseada numa análise comparada entre atributos e valores, com particular enfoque na perceção e nas relações que comunidades estabelecem com este lugar. 1.2 Metodologia e Objetivos A metodologia aplicada parte de uma revisão de literatura sobre o papel das comunidades na identificação e gestão de valores e atributos patrimoniais em paisagens históricas urbanas e tipos de ferramentas que podem ser utilizadas nestes processos. Com suporte neste quadro de referência, desenvolveu-se uma análise comparada entre os atributos e valores patrimoniais no Vale de Massarelos, identificados em dois contextos diferentes: A) resultados identificados nos trabalhos realizados no âmbito da unidade de formação interdisciplinar “Património e Paisagem Gestão, Análise, Projeto” (FAUP/ Universidade do Porto, 2019/2020), na qual os estudantes desenvolveram diferentes tipos de estudos a partir de i) pesquisas documentais (políticas/institucionais), ii) trabalho de campo (técnico/disciplinar), iii) inquéritos (comunidades/utilizadores); B) análise de publicações na rede social Instagram (de 2012 a 2020, a partir da cena da foto + tag (#) + comentários) relacionadas com a área de estudo. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Neste estudo, usa-se o conceito de ‘comunidade’ em sentido lato, isto é “qualquer grupo social cujos membros têm em comum factores de ordem profissional, económica, social ou outras características específicas”[11]. Sendo um conceito muito abrangente, para operacionalização da análise desenvolvida, utilizou-se a divisão de perfis de comunidade identificadas pelo ICCROM [12]: ‘comunidades de lugar’ (those who live within or near to heritage), ‘comunidades de interesse’ (those who feel a connection to or are) e ‘comunidades de prática’ (those who work with heritage). Por conseguinte, os estudantes em (A) assumiriam papel de uma ‘comunidade de prática’, que avaliaram e perceberam o espaço como especialistas, enquanto na análise das publicações do Instagram (B), foi feita uma divisão entre publicações das ‘comunidade de lugar’ (moradores) e das ‘comunidades de interesse’ (turistas). Com este quadro conceptual e metodológico propõe-se, neste artigo, contribuir para i) melhor contextualizar e compreender a perceção das comunidades sobre os valores e atributos patrimoniais; ii) testar ferramentas complementares para o levantamento e análise de dados; iii) integrar a perceção das comunidades de forma ativa e não apenas passiva, ou seja, apenas como validação final dos resultados. 1.3 Caso de Estudo Este estudo incidirá sobre a paisagem histórica urbana do Vale de Massarelos na cidade do Porto, Portugal, pelas suas qualidades patrimoniais e paisagísticas, assentes numa rica estratificação histórica, englobando diferentes testemunhos da evolução urbana da cidade (atividade portuária e piscatória, antigos moinhos ao longo do vale, quintas de recreio à cota alta, antigas indústrias, campus universitário, entre outros [13]; [14]). O lugar, assente numa acentuada orografia exposta ao Rio Douro é percorrido por estreitos caminhos, conformados por altos muros de quintas e quintais, que ligam o rio até às cotas mais altas, por vezes criando largos e pontos miradouro de significativo interesse. No âmbito do ‘Porto 2001 – Capital Europeia da Cultura’ estes caminhos foram requalificados passando a designar-se de ‘Caminhos do Romântico’ (Fig. 01) organizados em cinco percursos assim denominados em função de elementos e espaços que percorrem: ‘Porto do Romantismo’; ‘Arqueologia Rural e Industrial’; ‘A Fábrica de Massarelos e Prestígio da Burguesia’; ‘Arqueologia Rural e Industrial’ e ‘Do Gólgota a Massarelos’. Figura 1. Marcação dos Caminhos do Romântico sobre Google Earth. Fonte: Teresa Cunha Ferreira 349 350 2 REVISÃO DE LITERATURA O presente artigo tem suporte em revisão de literatura prévia, combinando metodologias de revisão de literatura tradicional e sistemática aplicadas às temáticas em estudo. Assim, foram consideradas publicações que abordam i) a Paisagem Histórica Urbana [1]; ii) a utilização de plataformas digitais através das redes sociais; iii) a participação das comunidades. No que respeita à utilização das plataformas digitais na perceção sobre paisagens históricas urbanas, constata-se que há uma diversidade de métodos para visualizar padrões de comportamento específicos e perceções da paisagem com base em dados de serviços da internet. Os estudos variam em tipos de plataforma utilizada (Flickr, Wikiloce, sites participativos, grupos de Facebook, etc.) e escala territorial. Dunkel [15] se concentra na perceção da paisagem pelas pessoas através da análise de geodados de fotos crowdsourced do Flickr para a aplicação nos campos da paisagem e do planeamento urbano. Widodo et al. [16] trabalham a questão da participação da população no processo e defendem que seja uma abordagem ‘bottom-up’. No estudo que realizaram, foi elaborado uma espécie de inventário na forma de uma plataforma digital, que adota a PHU para melhor aprofundar a compreensão do público em relação ao património cultural por meio de uma perspetiva intercultural e o diálogo intergeracional. Van der Hoeven [17;18] realizou dois tipos de estudos em que toma a recomendação da PHU como ponto de partida teórico. No primeiro, Van der Hoeven [17] examina como as pessoas valorizam as paisagens históricas urbanas por meio de sites de património participativo. No segundo, Van der Hoeven [18] defende que as redes sociais podem funcionar como plataformas onde os valores ligados às paisagens históricas urbanas são representados por meio de práticas narrativas as quais são compartilhadas nas redes sociais (grupos do Facebook orientados para o património, blogs e sites de memória local) e que revelam como as pessoas vivenciam o património em suas vidas cotidianas. Clemente et al. [19] exploram o uso de fotografias da plataforma Flickr para modelar a distribuição espacial das preferências das pessoas por serviços de ecossistemas culturais, mapear pontos de acesso, identificar variáveis. Callau et al. [20] defendem o conteúdo de fotos como uma ferramenta para a caracterização da paisagem, através de um estudo no qual realizam a caracterização da paisagem em três etapas: fonte de dados e captura da web; etiquetagem e classificação das fotografias; e análise de conteúdo espacial através da plataforma Wikiloce. Ginzarly et al. [21] propõem uma metodologia para a análise de dados de pontos de vista, localização, visualização de cenas e tags para fotos postadas no Flickr, para identificar a maneira pela qual os usuários (residentes e turistas) percebem o património na escala da cidade, no contexto das práticas da vida diária e da paisagem cotidiana. O Flickr é uma plataforma bastante utilizada nas pesquisas citadas quando se aborda questões relacionadas a cena da foto, tag (#) e localização, que são os elementos utilizados neste artigo. Porém optou-se em não utilizar o Flickr pois, no contexto português, é uma rede social em queda de uso, segundo a Marktest Consulting, que realiza um estudo anual “Os Portugueses e as Redes Sociais”. No ano de 2019 um dos gráficos apresentados, “Rede Social onde tem conta”, nem sequer aparece considerado o Flickr. [22]. O que não se verifica em nenhuma destas pesquisas apresentadas é o uso da rede social Instagram. Para este estudo optou-se em utilizar esta rede social, visto que a mesma apresenta dados que podem servir como base de análise que são cena de foto, tag (#), comentário e localização. Outra questão da escolha do Instagram é que no contexto português, é a segunda rede social mais utilizada desde 2015, a seguir ao Facebook. Entre a faixa etária dos 15 aos 24 anos é, desde 2018, a rede social mais utilizada.[22]. 351 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3 ANÁLISE COMPARADA 3.1. A Unidade de Formação “Património e Paisagem. Gestão, Análise, Projecto” (A) – a visão dos especialistas. A unidade de formação interdisciplinar “Património e Paisagem. Gestão, Análise, Projecto” , em curso na Universidade Porto (FAUP) desde 2018, se estrutura em quatro linhas programáticas: Património Arquitetónico e Urbano, Paisagem Cultural, Análise de Riscos e Gestão de Património. Seguindo a abordagem holística proposta pela Recomendação sobre a Paisagem Histórica Urbana [1], na edição de 2019/2020, âmbito deste estudo, foi proposto nesta unidade, o estudo dos valores patrimoniais da paisagem do Vale de Massarelos através (i) da avaliação do significado cultural (valores e atributos), (ii) do diagnóstico de vulnerabilidades (riscos e problemas), bem como (iii) a definição de uma estratégia da intervenção, com as respetivas linhas de ação. Neste quadro, com suporte no mapeamento georreferenciado em ambiente SIG com a ferramenta MyMaps, os estudantes desenvolveram diferentes tipos de estudos: contextualização, inquéritos às comunidades, levantamento fotográfico, carta de significado cultural (valores e atributos) e carta de riscos, que foram sintetizados na produção de uma carta síntese de estratégia e na formulação de linhas de ação (materiais e imateriais). Os estudantes organizaram-se em quatro grupos, tendo cada grupo aplicado esta metodologia de análise à caracterização de um percurso linear, definido no contexto da disciplina, e identificados como Caminho Verde, Caminho Laranja, Caminho Amarelo e Caminho Azul. As fontes que permitiram identificar o significado cultural foram de diferentes tipos: i) técnico/disciplinar (trabalho de campo realizado pelos estudantes), ii) políticas/institucionais (leis e planos de conservação aplicados à área de estudo), iii) comunidades/utilizadores (entrevistas e inquéritos). Os atributos e valores foram categorizados com base na taxonomia definida pelo Plano Director Municipal do Porto [23] e adaptada ao caso de estudo, sendo: Tabela 1. Categorias de atributos 352 Tabela 2. Categorias de valores 3.2 A Plataforma Instagram - a visão dos moradores e turistas. A metodologia de análise foi baseada em Ginzarly et al. [21] e Dukel [15] e adaptada e modificada para o contexto do trabalho e área de análise propostos, procurando-se entender a perceção dos usuários em relação específica com os ‘Caminhos do Romântico’ e como se identificam nestes espaços. Foi definida a utilização da rede social Instagram por apresentar dados de foto, tag(#), comentários e geolocalização. Assim, definiu-se que seriam analisadas somente publicações com acesso aberto e diretamente ligadas aos ‘Caminhos do Romântico’. Pela ferramenta de pesquisa do Instagram é possível encontrar publicações geolocalizadas diretamente com o contexto que se está a procurar. Foi detetado que não há publicação com a marcação de geolocalização ‘Caminhos do Romântico’. Porém há outra ferramenta que é o agrupamento de fotos carregadas com a mesma tag(#) que pode ser de um determinado lugar, como foi o caso dos ‘Caminhos do Romântico’. Assim, encontraram-se 2 variações desta tag(#), sendo: #caminhosdoromântico (16 publicações) e #caminhosdoromantico (165 publicações). Definiu-se que este seria o espectro de publicações (no período de 20/10/2012 até 27/12/2020) e partiu-se para os critérios de inclusão e exclusão das publicações a serem analisadas. Deste modo, identificaram-se 94 publicações relevantes, foram excluídas da pesquisa todas as fotos que, mesmo utilizando a #caminhosdoromantico, não apresentavam nem imagem nem legendas que se relacionassem com a área de estudo. Estas 94 publicações foram salvas em uma pasta criada no próprio Instagram. A partir daqui criou-se, manualmente, uma tabela no Excel para sistematizar e classificar as fotos com as seguintes informações: data da postagem, URL publicação, tipo de perfil (pessoal/comercial ou institucional), relação com a área de estudo (morador, turista), foto, tags(#), comentário da foto, descrição detalhada dos elementos que aparecem na foto, atributos e valores identificados (estes foram completados na tabela após todo o processo de análise). A análise para identificação dos atributos e valores partiu da combinação dos três pontos (foto + tag(#) + comentário) visto que são complementares. De modo a se proceder a uma análise comparada, foi definido que seriam utilizadas as mesmas categorias de atributos e valores utilizados nos trabalhos da Unidade Curricular “Património e Paisagem. Gestão, Análise, Projecto” (Tabelas 1 e 2). Assim, as publicações foram agrupadas por categorias de atributos e estes foram relacionados com os valores. Das 94 postagens, 89% foram realizadas por moradores, sendo apenas 11% por turistas. Percebeu-se CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas que há moradores que fizeram mais de uma publicação, por isso o número de pessoas difere do número de publicações. Contabilizaram-se 42 moradores no total, sendo que 30 fizeram apenas uma publicação e 12 mais do que uma (em datas diferentes e identificando diferentes atributos). Já os turistas publicaram apenas uma vez. Definiu-se que quando um mesmo autor publica mais do que uma vez um mesmo atributo, este seria contabilizado apenas uma vez. 4. DISCUSSÃO DE RESULTADOS A) são os resultados dos trabalhos da unidade de formação interdisciplinar “Património e Paisagem Gestão, Análise, Projeto” (2019/2020) pela ‘comunidade de prática’ (especialistas) e (B) as fotos postadas pelas ‘comunidades de lugar’ (moradores) e ‘comunidades de interesse’ (turistas) com a tag (#) de identificação dos ‘Caminhos do Romântico’ na plataforma Instagram. Em (A) foram identificados 84 pontos como atributos que foram categorizados de acordo com taxonomia já apresentada (Tabela 1). Estes foram obtidos pelas seguintes fontes: técnico disciplinar (59%), políticas/institucionais (27%) e comunidades/utilizadores (14%) e podem ser percebidos na Fig. 02. Os valores relacionados à estes atributos foram contabilizados em gráfico apresentados na Fig.03. Em (B) a análise foi feita em numa amostra de 94 publicações, divididas entre moradores e turistas, que foram analisadas e categorizadas; foram identificados os atributos na Fig.02 e os valores relacionados a estes na Fig.03. A partir destas duas análises procurou-se perceber as convergências e divergências entre os três perfis: ‘comunidade de prática’ (especialistas), ‘comunidade de lugar’ (moradores) e ‘comunidade de interesse’ (turistas). Do ponto de vista dos ‘atributos’ (o quê?) (Fig. 02), em todos os perfis de comunidade, as categorias ‘espaços públicos’, ‘imóveis de interesse patrimonial’ e ‘vistas’ são as mais destacadas. As ‘vistas’ foram a segunda categoria de atributo com maior destaque em todos os casos e confirma a relevância deste atributo na identidade da paisagem histórica urbana do Vale de Massarelos. A categoria de atributo ‘imaterial’ têm maior relevância entre as publicações dos moradores nos quais podem ser percebidas práticas quotidianas nos ‘Caminhos do Romântico’, assim como tradições locais, como a utilização do tanque na Fonte do Caco para a lavagem de roupas. Nas publicações feitas por turistas, a categoria ‘imaterial’ nem sequer aparece e, nos especialistas é a menos destacada. Desta análise comparada, percebe-se que, enquanto os especialistas dão maior destaque à categoria de atributos ‘imóvel de interesse patrimonial’, os moradores mesmo destacando mais os ‘espaços públicos com valor patrimonial’, identificam também outros tipos de atributos quase que na mesma proporção. Já os turistas, valorizam mais os ‘espaços públicos’ e as ‘vistas’, atributos relacionados com a fruição do espaço coletivo. Figura 2. Gráfico com categorias de atributos identificados: (A) nos trabalhos da disciplina “Património e Paisagem. Gestão, Análise, Projecto”: ‘comunidade de prática’ (especialistas) e (B) na plataforma Instagram: B1) ‘comunidade de lugar’ (moradores) e B2) ‘comunidade de interesse’ (turistas). 353 354 Do ponto de vista dos ‘valores’ (porquê?) (fig.3), entre os especialistas, as categorias de valores identificadas se distribuem em quantidades bastante próximas, somente a categoria ‘artístico’ tem o menor quantitativo. Entre os moradores e turistas, há a predominância das categorias ‘histórico’, ‘paisagístico-ecológico’ e ‘cénico’ que se referem às categorias de atributos: ‘espaço publico com valor patrimonial’ (EP) e ‘vistas’ (V). Neste comparativo é possível perceber que um atributo pode ter mais de um valor associado, e que mesmo sendo identificados atributos de categorias diferentes, estes podem ter valores iguais. Um exemplo é o caso de ‘imóveis de interesse patrimonial’ (IIP) que foram identificados por especialistas com valor ‘histórico’; e em relação a determinados ‘espaços públicos com valor patrimonial’ (EP) identificados por moradores e turistas, que também foram reconhecidos com ‘valor histórico’. Figura 3. Gráfico com percentagens dos valores identificados: (A) nos trabalhos da disciplina “Património e Paisagem. Gestão, Análise, Projecto”: ‘comunidade de prática’ (especialistas) e (B) na plataforma Instagram: B1) ‘comunidade de lugar’ (moradores) e B2) ‘comunidade de interesse’ (turistas). 5. CONCLUSÕES Quando se procura a integração efetiva dos desígnios das comunidades no processo de identificação, gestão e conservação de paisagens históricas urbanas é desejável registar as suas perceções com suporte em amostragens e perfis sociodemográficos diversificados. Isto foi constatado uma vez que as informações obtidas a partir dos especialistas, moradores e turistas se complementam, identificando diferentes atributos e valores. Tais resultados confirmam a importância de entender diferentes perspetivas e escalas de um mesmo lugar e sua paisagem, a partir da inclusão de um significativo e diversificado número de perfis de comunidade deste espaço, o que faz com que a representatividade seja a mais próxima do contexto real, e não apenas de um público específico. A análise realizada nas redes sociais considerou as publicações no Instagram como uma forma comportamental espontânea de perceção do lugar[15] pois, através das fotos, tags(#) e comentários, puderam ser identificados valores e atributos relacionados com os ‘Caminhos do Romântico’. Este método mostrou-se como um complemento para encontrar elementos menos óbvios, ou até desconhecidos, pelo público mais alargado, como foi o caso de atributos do domínio do imaterial. Outro ponto importante foi o destaque dado, nas publicações, aos espaços públicos, aspeto este essencial quando se trabalha nas práticas de gestão e salvaguarda de áreas urbanas. Por fim, importa sublinhar que, apesar das potencialidades da análise a partir das redes sociais, há algumas limitações neste método: i) certas faixas etárias poderão não acessar redes sociais, nomeadamente o Instagram; ii) este tipo de abordagem deve ser entendido como um complemento aos dados obtidos em levantamentos de campo e de fontes documentais. Contudo, e mesmo considerando estas limitações, este tipo de abordagem entra como uma parte importante e complementar de uma pesquisa que envolve outras fontes, ferramentas e estratégias para identificação de atributos, valores e significado cultual de uma paisagem histórica urbana. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] [UNESCO. (2011). Recomendações sobre a Paisagem Urbana Histórica. Paris: UNESCO. [2] UN. (2019). World Urbanization Prospects: The 2018 Revision. New York: United Nations. [3] Getty. (2010). Historic Urban Environment Conservation Challenges and Priorities for Action Experts Meeting. 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XX é particularmente complexa na sua teorização e na sua aplicação em obra, oferecendo novos desafios pelas particularidades que apresenta. Senão veja-se: i) o betão armado, material emergente no início do séc. XX, possui um tempo de vida bastante mais reduzido que os materiais tradicionais como a pedra e a madeira; ii) não existem processos tradicionais de construção e de saber-fazer no betão armado porque a sua construção tem de obedecer a normas técnicas em vigor; iii) o conceito de pátina altera-se no betão armado relativamente às alvenarias pois este passa a ser relacionado com um mau desempenho do próprio material; iv) a durabilidade da intervenção e a garantia da autenticidade e integridade estão intrinsecamente ligadas à estabilidade estrutural pelo que é necessário uma maior intervenção da engenharia; por fim, entre outros, v) não existe conhecimento suficiente relativo à reabilitação do património em betão armado, em particular das estruturas do início do séc. XX. Se a conservação do património construído em betão armado apresenta dificuldades a múltiplos níveis, como se referiu, a conservação de elementos escultóricos em argamassa de cimento armado é particularmente complexa pois a sua alteração poderá traduzir-se na alteração da intenção do artista. Neste contexto, o presente artigo apresenta dois casos práticos de intervenção de conservação de elementos escultóricos e decorativos em betão armado: as fachadas do Teatro Nacional de São João (TNSJ) de 1920 do Arquiteto José Marques da Silva e o obelisco da Faculdade de Economia da Universidade do Porto (FEP) de 1974 da autoria do Mestre José Rodrigues. Os critérios das intervenções serão enquadrados pelas questões teóricas da intervenção no património do século XX e da estabilidade estrutural de acordo com as Cartas de Madrid [1] e de Cracóvia [2]. PALAVRAS-CHAVE: Património; Betão armado; Século XX; Reabilitação, Intervenção 357 358 1 INTRODUÇÃO As cartas e as recomendações internacionais que abordam os critérios de intervenção no património construído dedicaram-se, maioritariamente, ao património monumental e/ou vernacular e à sua salvaguarda. No entanto, a construção no séc. XX alterou-se de forma significativa face às novas preocupações sociais decorrentes da mudança económica e social que ocorreu de forma gradual, fruto da revolução industrial e do aparecimento de novos materiais de construção no final do séc. XIX. Numa evolução dinâmica, a noção de património tem vindo a alargar-se, integrando novos critérios e conceitos, dando lugar ao que se pode designar de “novos patrimónios” que integram as construções do séc. XX associadas ao início da utilização dos materiais então emergentes tal como o aço e o betão armado [3]. Com o aparecimento destes novos materiais, transforma-se o saber-fazer da construção à medida que se misturam os materiais tradicionais com os novos materiais. São assim alteradas as formas da arquitetura tal como se conheciam até então, e são igualmente alterados os tempos de construção e o seu custo. Neste contexto, refere-se que o betão armado teve um papel particularmente preponderante na evolução construtiva do séc. XX. A classificação de edifícios recentes (e até de autores ainda vivos) deixa cair a questão do “valor da antiguidade”, um valor considerado como essencial até agora nos critérios de proteção. Se o valor da antiguidade de um monumento reside na perceção das marcas do tempo, num edifício da arquitetura do século XX não podemos aceitar essas marcas do tempo, pois nunca o conhecemos dessa forma. Geraldo Mingo [4] deixa a questão: A Teoria da Conservação é agora diferente? A problemática da reabilitação destes “novos patrimónios” começa a ter cada vez mais importância, sendo também alvo do pensamento crítico abordado por cartas e recomendações internacionais, e.g. o Documento de Madrid [1]. O presente artigo aborda assim a inspeção e diagnóstico de dois tipos diferentes de esculturas de betão e os diferentes critérios adotados para a sua reabilitação. Pretende-se desta forma contribuir para uma discussão necessária tendo em vista a preservação do património do séc. XX. 2 FACHADAS DO TEATRO NACIONAL DE SÃO JOÃO O atual edifício do TNSJ, inaugurado em 1920 e construído no mesmo local do anterior teatro e com a pedra do anterior teatro que ardeu na noite de 11 para 12 de abril de 1908, está classificado como Monumento Nacional. O edifício é da autoria do Arquiteto José Marques da Silva (1869-1947), ilustre arquiteto portuense da Escola de Belas Artes do Porto, com formação na École Nationale Supérieure des Beaux-Arts, em Paris, cuja vasta obra marcou definitivamente o urbanismo e a face da cidade do Porto. A decoração das fachadas exteriores do TNSJ (entre outras decorações do seu interior) é atribuída aos escultores portuenses Henrique Araújo Moreira (1890-1979), Diogo de Macedo (1889-1959), José Sousa Caldas (1894-1965) e Joaquim Gonçalves da Silva (1863-1912), e aparenta ter sido inspirada nos padrões italianos e franceses encontrados em edifícios da época [5]. Os elementos decorativos e escultóricos das fachadas do TNSJ têm dimensões e motivos variáveis, havendo inúmeros elementos repetidos em frisos decorativos. De uma forma geral, estes elementos são executados em alto-relevo em argamassa de cimento armado (com varões ou rede de galinheiro) e representam estátuas (Fig. 1), carrancas (ou máscaras), festões, óvulos, elementos geométricos, instrumentos musicais, entre outros motivos alusivos às artes cénicas. Alguns elementos ou partes deles são ocos. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Friso de estátuas na fachada principal do Teatro Nacional São João © IC, 2019. 2.1 Elementos escultóricos e decorativos das fachadas A inspeção prévia realizada em 2009 pelo Instituto da Construção da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (IC-FEUP) às fachadas do TNSJ [3] não permitiu uma inspeção rigorosa destes elementos pelo facto de estarem pintados e parcialmente cobertos de crostas, de guano e de musgos, mas permitiu observar o elevado estado de degradação em que estes elementos em argamassa de cimento armado se encontravam. Já em fase de obra, após a limpeza das fachadas e de uma observação mais detalhada destes elementos, foi possível concluir que parte deles provavelmente foram executados em moldes em oficina e posteriormente colocados na fachada. Foi o caso das mísulas, elementos ocos não estruturais executados com rede de galinheiro [5] cujo processo de construção e colocação em obra foi bem identificado, ou de outros elementos maciços como as flores que incorporam as grinaldas. Foi constatado ainda que, para um mesmo tipo de elemento decorativo que se repete, podem existir diferentes tipos de argamassa. Este facto indicia, entre outros aspetos, que também diferentes oficinas poderão ter estado envolvidas na execução de um mesmo tipo de elemento decorativo, o que poderá explicar diferenças construtivas encontradas. Apesar de todos os elementos decorativos serem armados, ou seja, possuirem varões metálicos ou rede de galinheiro, não existe um padrão na incorporação destes elementos metálicos na argamassa, sendo que, aparentemente, são colocados de forma aleatória, quer em número, quer em forma. Não sendo expectável que à época existisse um grande domínio da técnica construtiva de esculturas em betão armado, crê-se, pelo observado, que os varões metálicos e a rede de galinheiro seriam usados da mesma forma aleatória que as linhadas eram tradicionalmente usadas na execução dos elementos decorativos em gesso/estuque para a sua moldagem e fixação aos elementos portantes. Como já referido, alguns destes elementos decorativos são volumes ocos que fingem elementos estruturais, como, por exemplo, a cornija principal, as mísulas (Fig. 2a)) ou o muro de remate do corpo da teia. No decorrer da obra de 2013/2014, para além dos ensaios realizados para a caracterização química e física das argamassas de diferentes elementos foi escolhida uma carranca da fachada poente, visivelmente em pior estado de degradação material com delaminação da argamassa e forte corrosão de armaduras, como elemento de teste (Fig. 2b)). Esta carranca foi alvo de um conjunto de ensaios que visaram obter o conhecimento necessário acerca dos elementos decorativos e a consequente definição de critérios de intervenção. Em particular, foram realizadas janelas de sondagem, foram extraídos carotes para avaliar a constituição do interior das carrancas e tentar aferir o tipo de ligação destes elementos à fachada, foram feitos ensaios de compatibilidade de argamassas, testes de aderência de argamassas, testes de avaliação de profundidade de carbonatação, e testes de extração pontual e de tratamento de armaduras para se testarem diferentes abordagens ao processo de conservação. Adicionalmente, salienta-se que as sondagens realizadas permitiram verificar que esta carranca já tinha sido alvo de uma reabilitação não registada (e não datada), que envolveu a execução de um empastelamento em argamassa sobre o elemento, o qual alterou a sua expressão inicial. 359 360 a) b) Figura 2. a) Mísulas fingidas b) Carranca de testes © IC, 2013. 2.2 Estado de degradação e critérios de intervenção O processo de degradação material dos elementos escultóricos e decorativos que ornamentam as fachadas do TNSJ é contínuo e resulta do envelhecimento das argamassas e da redução da sua capacidade para proteger os elementos metálicos das condições ambientais desfavoráveis obrigando à intervenção em todas as fachadas. A corrosão dos elementos metálicos, por sua vez, leva à ocorrência de danos mais graves nas referidas argamassas armadas, como a sua fissuração e delaminação, potenciando o destacamento de pedaços de argamassa com risco de destruição dos elementos escultóricos e de queda de pedaços na via pública. As operações necessárias para tratar os elementos metálicos corroídos (sem provocar mais danos nos elementos decorativos que venham a comprometer a mão do artista) foram bem ponderados como, por exemplo, a possibilidade de introdução de novos materiais, como inibidores de corrosão nas argamassas, que poderão vir a produzir no futuro reações químicas cuja amplitude e consequências se desconhecem. Numa tentativa de racionalizar o processo de decisão acerca da intervenção com critérios de autenticidade e no sentido de minimizar a subjetividade de critérios por maior ou menor influência do estado de degradação dos elementos, de prazos, custos, formas de execução e critérios de durabilidade, entre outros, o IC-FEUP desenvolveu e aplicou um índice de intervenção ITI no decorrer da intervenção de 2013/2014. Este índice teve como objetivo auxiliar o processo de decisão de engenharia relativamente ao tipo de intervenção a implementar nos elementos decorativos e escultóricos. Em particular, este índice pondera os vários fatores que influenciavam o tipo de intervenção a realizar, procurando um equilíbrio adequado entre esses diferentes fatores e tentando eliminar subjetividades. Para cada elemento decorativo em análise, este índice ponderou a influência de diversos critérios qualitativos e quantitativos, cuja classificação foi definida de acordo com as características e o nível de degradação do elemento. Adicionalmente, o índice permitiu ter em conta diferentes restrições que poderiam condicionar o tipo de intervenção admissível. Como referido, algumas dessas restrições estão relacionadas com a preservação do valor patrimonial dos elementos decorativos, devendo a análise destas restrições ser ponderada e combinada com aquelas relacionadas com requisitos de segurança e durabilidade, bem como com aspetos que envolvem o tempo de obra e o orçamento disponíveis. Assim, o índice ITI foi quantificado para cada elemento decorativo individual, refletindo a combinação ponderada de sete critérios (C1 a C7) de acordo com a Eq. (1): (1) CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas onde Ci corresponde à classificação atribuída ao critério de ordem i e wi é o fator de importância (peso) do critério de ordem i. Alguns dos critérios selecionados são classificados diretamente enquanto outros são dependentes de parâmetros adicionais (P1 a P9), que a seguir serão detalhados. Os critérios selecionados, os dados e parâmetros tidos em consideração na sua quantificação e o seu fator de importância foram: C1 – Critério associado à durabilidade dos elementos decorativos. Este critério combina informação acerca do grau de fissuração do elemento (P1), da existência e localização da armadura (P2), do nível de corrosão da armadura (P7), e da quantidade de reparação requerida pelo elemento (P8). O fator de importância w1 é considerado como sendo igual a 5. C2 – Critério associado ao cumprimento do prazo de obra. A classificação deste critério combina informação do tamanho do elemento (P3), da dificuldade em construir uma réplica do elemento (P4), da dificuldade de fixação da réplica à construção (P5), e do nível de reparação necessário para este elemento (P8). O fator de importância w2 é considerado como sendo igual a 5. C3 – Critério associado ao risco de colapso ou de queda pontual do elemento decorativo. A classificação deste critério depende do risco associado à queda e consequente destruição do elemento e da possibilidade de se observar o estado de conservação a partir do solo. O fator de importância w3 é considerado como sendo igual a 5. C4 – A autenticidade do elemento decorativo. A classificação deste critério depende de o elemento decorativo ser autêntico ou não (i.e., se o elemento decorativo é uma réplica ou foi previamente restaurado). O fator de importância w4 é considerado como sendo igual a 4. C5 – A repetitividade do elemento decorativo. A classificação deste critério depende do número de vezes que um dado elemento decorativo se encontra repetido no edifício patrimonial que se encontra em análise (P6). O fator de importância w5 é considerado como sendo igual a 3. C6 – A evolução do estado de degradação do elemento decorativo nos últimos anos. A classificação deste critério reflete a evolução do seu estado baseado no conhecimento das suas condições alguns anos antes. O fator de importância w6 é considerado como sendo igual a 1. C7 – O potencial de substituição do elemento decorativo. Este critério combina informação acerca do grau de fissuração do elemento (P1), do nível de corrosão da armadura (P7), e do nível de reparação necessário para este elemento (P8). A classificação do critério envolve informação acerca do tamanho do elemento (P3), da dificuldade em construir uma réplica do elemento (P4), e da dificuldade de fixação da réplica à construção (P5). O fator de importância w7 é considerado como sendo igual a 5. Combinando a classificação atribuída aos diferentes critérios através da expressão do índice de intervenção ITI, obteve-se, para cada elemento, o seu valor, o qual varia entre 0 e 3. Para valores do índice inferiores a 2, recomendou-se que o elemento decorativo em análise fosse reparado e consolidado. Caso contrário, foi sugerida a substituição do elemento. Na Fig. 3 e a título de exemplo, apresentam-se alguns dos resultados obtidos para o valor de ITI após a aplicação da referida metodologia em sete elementos decorativos em betão armado do TNSJ. Figura 3. Exemplos de aplicação do índice ITI para diferentes elementos decorativos em função do seu estado de conservação. 361 362 3 OBELISCO DA FACULDADE DE ECONOMIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO (FEP) O edifício principal da Faculdade de Economia que entrou em funcionamento em 1974, da autoria do Arquiteto Alfredo Viana de Lima, é um marco na arquitetura moderna portuguesa estando classificado como monumento de interesse público. A entrada do edifício principal é assinalada por um obelisco da autoria do escultor Mestre José Rodrigues [6] executado em betão armado e revestido por chapas de cobre (Fig.4). Aquando da reabilitação do edifício da FEP levado a efeito durante os anos 2018/2020, previu-se também a reabilitação do obelisco que aparentava sinais de degradação por corrosão de armaduras e consequente expansão, evidenciados pelo afastamento das juntas das chapas de cobre. 3.1 Descrição do obelisco e suas patologias O obelisco da FEP foi executado por um elemento estrutural de betão armado com cerca de 18m de altura e uma secção transversal em “cruz” formada por dois “L” ligados nos ângulos diametralmente opostos por uma nervura vertical de dimensões reduzidas (Fig.5). O elemento estrutural de betão armado é revestido em todo o contorno por painéis de chapa lisa de latão que serviram de cofragem, existindo ainda elementos verticais salientes em aço inox dispostos na nervura vertical de ligação do duplo “L”. A fundação é efetuada través de um bloco de betão de secção quadrada com 4.3m de lado e com altura de 3.3m. a) b) c) Figura 5 – Secção transversal a) fotografia © IC, 2019 b) e c) peça do projeto original CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Os painéis de latão que revestem a escultura apresentam uma pátina escura, têm espessura média de cerca de 6mm e são constituídos por painéis com cerca de 1m de altura, ligados entre si por ligações aparafusadas ocultas. Identificaram-se ainda fixações aparentes dos painéis ao betão realizadas de 3 em 3 metros. A abertura das juntas das chapas de latão (Fig.6a)) provocada pela corrosão das armaduras do elemento de betão armado indiciavam a degradação do betão armado, sendo que a obra de reabilitação do obelisco passaria pela remoção das chapas, reabilitação da estrutura de betão armado e reposição das chapas com o acompanhamento da Fundação José Rodrigues [7]. a) b) c) d) Figura 6 – Degradação do betão armado e sistema de fixação das chapas de latão © IC, 2019 Aquando da remoção das primeiras chapas de latão da zona superior do obelisco, foi verificado que este possuía forte oscilação lateral. Receando-se a perda da estabilidade da estrutura com a remoção integral das chapas de revestimento necessária à reparação do betão, foram interrompidos os trabalhos de desmonte da chapa, partindo-se para a avaliação do estado da estrutura face à nova situação. Dado se desconhecerem as características dos materiais foram, numa 1ª fase, realizados ensaios de identificação dinâmica da estrutura [8] pelo Laboratório de Vibrações e Monitorização (ViBest) da FEUP complementados com ensaios de caracterização mecânica da chapa de latão. Estes ensaios tiveram como objetivo a identificação das principais propriedades dinâmicas do obelisco e, a partir destas, estimar o valor do módulo de elasticidade médio do betão armado revestido, bem como detetar a presença de irregularidades de comportamento em altura associadas a eventuais vazios ou deterioração do betão armado. De acordo com o relatório [8] foi detetada uma fragilidade na secção do obelisco localizada a cerca de 4m do topo. A segunda fase, e após o espiamento do obelisco e a remoção de mais alguns painéis de revestimento, incluiu a inspeção visual da estrutura de betão (Fig. 6 b) c) e d)) e a avaliação de segurança [9] que permitiram a definição de procedimentos para a remoção das chapas de revestimento em condições de segurança. A inspeção visual da estrutura de betão evidenciou a forte degradação do elemento de betão armado traduzida pela acentuada corrosão de armaduras (quase já inexistentes em algumas zonas), chochos nas faces laterais do elemento e mesmo zonas sem betão por deficiência de betonagem, em particular nas zonas de ligação das chapas de latão. 3.2 Critérios de intervenção A extensão e a gravidade das anomalias estruturais identificadas após a remoção das chapas de revestimento (como a forte corrosão de armaduras e as deficiências de betonagem), assim como a avaliação de segurança, permitiram concluir que estava em causa a estabilidade estrutural do obelisco, sendo necessária uma intervenção profunda para garantir a sua segurança estrutural. Face às reduzidas dimensões da secção transversal, a reabilitação da estrutura conduziria à remoção integral do betão e das armaduras em toda a secção transversal e praticamente toda a altura do obelisco. Desta forma, priviligiando-se a durabilidade da intervenção e tendo-se em consideração a Teoria da Conservação do Património do Século XX, que aceita a manutenção da função inicial e a aproximação ao projeto original 363 364 como critérios de autenticidade, optou-se pela reconstrução integral da estrutura de betão armado (Fig. 7), sendo os procedimentos de recolocação das chapas de revestimento acordado com o atelier da Fundação Mestre José Rodrigues. O projeto de reabilitação [7] integrou assim a reconstrução da estrutura de betão armado e a solução de recolocação das chapas de revestimento. a) b) c) d) Figura 7 – Betonagem da nova estrutura do obelisco a) e b)© IC, 2021 c) e d) ©Prof. Eng. Vasco Peixoto de Freitas, Lda, 2021 4 CONCLUSÕES A conservação e reabilitação do património do séc. XX são um desafio ao qual teremos de responder a curto prazo face ao enorme volume construtivo desta época e aos inúmeros elementos escultóricos. De acordo com o artigo 3º da Carta de Madrid [1], os materiais e técnicas construtivas do séc. XX diferem frequentemente dos materiais tradicionais e métodos do passado. “É necessário investigar e desenvolver métodos de conservação específicos apropriados para tipologias construtivas únicas. Alguns aspetos do património arquitetónico do séc. XX, especialmente em obras criadas na segunda metade do século, podem apresentar desafios de conservação específicos. Isto pode ser resultado do uso de materiais e métodos construtivos novos ou experimentais ou, simplesmente, da carência de experiência profissional específica na sua conservação“. Aos conceitos estabelecidos pelas cartas e convenções internacionais, e de certa forma consagrados de um modo mais abrangente na Teoria de Restauro de Cesari Brandi, terão de ser adicionados novos conceitos, assim como outros terão de ser alterados face à problemática dos “novos patrimónios” como é o caso do património do séc. XX. Entre outros, o conceito da durabilidade das intervenções terá de ser introduzido e outros conceitos, como por exemplo a valorização da pátina, terá de ser alterado, uma vez que, para os elementos de betão armado, a pátina está usualmente associada ao mau desempenho do material. A avaliação do desempenho estrutural das construções do séc. XX em betão armado, e em particular dos elementos escultóricos, está totalmente condicionada pelo bom desempenho do betão armado enquanto material estrutural. Assim, o critério de autenticidade, tal como definido a Carta de Nara, deverá ser visto à luz destes “novos patrimónios” onde a matéria com que são feitos já não existe, tal como não existe um processo tradicional da sua execução. Salienta-se ainda que, a nível estrutural, a reversibilidade é um conceito dificilmente aplicável, não sendo de todo aplicável à reabilitação do betão armado. Assim, não sendo possível a manutenção dos materiais iniciais (porque o betão e o aço já são diferentes do que eram à data da construção), nem existindo técnicas tradicionais de execução em betão armado (porque se tem de cumprir legislação em vigor à data relativa à segurança estrutural), não resta senão à arquitetura do séc. XX a aproximação ao seu projeto inicial e à manutenção da função para a qual foi projetada. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas AGRADECIMENTOS Este trabalho foi parcialmente financiado por: Financiamento Base – UIDB/04708/2020 da Unidade de Investigação CONSTRUCT – Instituto de I&D em Estruturas e Construções – financiada por fundos nacionais através da FCT/MCTES (PIDDAC). REFERÊNCIAS [1] ISC20C (2011) Approaches for the conservation of twentieth-century architectural heritage, Madrid Document. International Scientific Committee on Twentieth century Heritage, International Council on Monuments and Sites. [2] Lopes, F., Correia, M. (2014) Património Cultural: Critérios e Normas Internacionais de Protecção. Caleidoscópio, Casal de Cambra. Carta de Cracóvia 2000 Princípios para a Conservação e o Restauro do Património Construído [3] Paupério, E. (2015) “Reabilitação de edifícios da primeira metade do séc. XX: Discussão metodológica” Tese de mestrado integrado em Engenharia Civil, FEUP [4] Mingo, G. (2011) Introduction T2. Intervention Approaches in the 20th Century Architectural Heritage, International Conference CAH20thC. Madrid. [5] Paupério, E. ; Romão, X. e Vila Pouca, N. Elementos decorativos das fachadas do Teatro Nacional São João. Como se construíram, porque se degradaram in TNSJ e IC (2020) Caderno de obra. O Teatro São João de Marques da Silva. Projeto, Intervenções, Legado. Cadernos do Centenário /2. [6] https://sigarra.up.pt/fep/pt/web_base.gera_pagina?p_pagina=instala%c3%a7%c3%b5es. [7] Prof. Eng. Vasco Peixoto de Freitas, Lda. Memória Descritiva e Justificativa do Projeto de Conservação e Reabilitação da Escultura do Mestre José Rodrigues – Obelisco da Faculdade de Economia da Universidade do Porto. [8] Caetano, E. “Estudo do Comportamento Estrutural da Escultura do Mestre José Rodrigues: Obelisco da Faculdade de Economia da Universidade do Porto”, ViBest-Laboratório de Vibrações e Monitorização da FEUP, Março 2019. [9] Vila Pouca, N.; Paupério, E. (2019) Relatório de Avaliação Estrutural da Escultura do Mestre José Rodrigues, Obelisco da FEP. IC- FEUP 365 366 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Avaliação do estado de tensão real de paredes de alvenaria de pedra com recurso a macacos planos Rafael J. G. Serra NOVA School of Science and Technology | FCT NOVA, Portugal, [email protected] Fernando F. S. Pinho CERIS, NOVA School of Science and Technology | FCT NOVA, Portugal, [email protected] Válter J. G. Lúcio CERIS, NOVA School of Science and Technology | FCT NOVA, Portugal, [email protected] RESUMO Nas fases de inspecção e diagnóstico de estruturas de alvenaria de pedra e tijolo, é geralmente necessário avaliar as características mecânicas dos elementos/paredes resistentes, tal como o estado de tensão instalado. Estas paredes são materiais heterogéneos e os ensaios in-situ disponíveis para determinar esta característica são limitados, recorrendo-se, normalmente, a ensaios de macacos planos simples. Neste artigo, são apresentados e discutidos resultados de uma campanha experimental composta por três ensaios laboratoriais, realizados num modelo experimental de alvenaria de pedra calcária, assente com argamassa de cal hidráulica natural, com o intuito de comparar o estado de tensão obtido através do ensaio de macacos planos simples, com o estado de tensão real imposto por carregamento aplicado para o efeito. A utilização deste método, resultou numa variação de aproximadamente 13% em relação ao valor do estado de tensão real. São também feitas diversas recomendações para o uso desta metodologia em paredes de alvenaria, relativamente à validação e obtenção do estado de tensão in-situ, tais como a utilização do coeficiente de determinação, R2, na validação das linhas de pressão média e análise da pressão de cancelamento por interpolação e regressão linear. Os resultados são comparados com os de outros autores e apresentadas diversas conclusões, relativamente às variações obtidas e a parâmetros estatísticos que caracterizam os ensaios in-situ e laboratoriais. PALAVRAS-CHAVE: Caracterização de paredes de alvenaria; ensaios de macacos planos; estado de tensão; características mecânicas. 367 368 1 INTRODUÇÃO O ensaio de macacos planos, inicialmente utilizado na determinação das propriedades mecânicas de massas rochosas, foi adaptado para o estudo de paredes de alvenaria de tijolo por Paulo Rossi na década de 80 [1]. Podendo inserir-se num ensaio in-situ reduzidamente destrutivo, já que a sua realização apenas incide sobre uma pequena secção de argamassa ou alvenaria e é facilmente reparável, é extremamente relevante dada a informação quantitativa que é possível obter. Os macacos planos são utilizados, maioritariamente, em dois tipos de testes: (i) o ensaio de macacos planos simples, que permite determinar o estado de tensão de compressão instalado num elemento resistente [2, 3], e (ii) o ensaio de macacos planos duplo, que estima o módulo de elasticidade e a resistência à compressão [4, 5]. Um macaco plano é composto por duas chapas finas soldadas, que formam no seu interior um reservatório que pode ser preenchido com óleo sob pressão. Este pode ter diferentes geometrias e espessuras, mas é usual a utilização de macacos planos rectangulares, ou semi-ovais. O equipamento utilizado nestes ensaios consiste em: (i) uma bomba hidráulica manual, com uma pressão máxima de 700 bar; (ii) manómetro, com escala de 0,2 bar; (iii) mangueira hidráulica de alta pressão; (iv) alongâmetro digital, com resolução de 1 µm; (v) chapas metálicas com as mesmas dimensões do macaco plano; e (vi) máquina de corte, Fig 1: Figura 1 – Esquematização do material utilizado no ensaio de macacos planos [22, 24] 1.1 Ensaio de macacos planos simples Antes da execução do corte para inserir o macaco plano, são colocados três a quatro alinhamentos perpendiculares ao rasgo. Cada alinhamento consiste em dois pontos de medição, um acima e outro abaixo do rasgo, após o qual é feita a medição entre esses dois pontos. Esta medição é normalmente feita com um alongâmetro. Após a abertura do rasgo na alvenaria, a qual está sujeita a um estado de tensão de compressão, ocorre uma deformação, fazendo com que a alvenaria acima e abaixo do rasgo se aproxime, reduzindo a distância inicialentre os pontos de medição. O estado de tensão de compressão na zona do rasgo na alvenaria pode ser medido com a inserção do macaco plano no rasgo e gradualmente aumentando a sua pressão interna, até que a distância inicial entre os pontos de medição seja reposta. O estado de tensão de compressão é aproximadamente igual à pressão necessária para repor a distância inicial, após ser multiplicada por dois factores de correção: (i) factor de calibração (km), que tem em conta a rigidez do material do macaco plano e (ii) factor de área (ka), obtido pelo quociente entre a área do macaco plano em contacto com a alvenaria e a área do rasgo. A pressão necessária para repor a distância inicial entre pontos de medição de cada alinhamento denomina-se “pressão de cancelamento”, CP. Dado que, em cada alinhamento, esta distância inicial é reposta em diferentes patamares de pressão, devido à heterogeneidade da alvenaria, a pressão de cancelamento do ensaio é dada pela média dos diferentes valores de pressão de cancelamento, ACP. Assim, o estado de tensão de compressão da alvenaria é expresso pela Eq. 1: (1) Em que: σ é o estado de tensão instalado, km o fator de calibração, ka o fator da área e ACP é a pressão de cancelamento do ensaio. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 1.2 Ensaios de macacos planos simples na literatura científica Ensaios laboratoriais No ínicio da década de 1980, Rossi apresentou um dos primeiros casos de estudo do ensaio de macacos planos em paredes de alvenaria [1]. Neste artigo são descritas as duas fases do ensaio, com a sua aplicação num modelo experimental de alvenaria de tijolo, submetido a um estado de tensão de 1.00 MPa, obtendo-se uma tensão de 1.15 MPa pelo ensaio de macacos planos simples. Em 1987, Rossi [6] estudou a deteção de carregamentos excêntricos, através do ensaio de macacos planos simples. Num modelo de alvenaria, sujeito a uma carga excêntrica, são realizados dois ensaios em duas faces opostas do modelo. Numa face obteve-se 2 MPa e na outra 0.36 MPa, para tensões estimadas de 1.95 e 0.45 MPa, respetivamente. Latka e Matysek [7] utilizaram diferentes tamanhos de macacos planos em ensaios simples, num modelo experimental de alvenaria de tijolo. Com um estado de tensão de 1.54 MPa, foram obtidos valores de 1.59 e 1.66 MPa com os diferentes macacos planos. Foi também utilizado, em conjunto com um alongâmetro, um método de correlação digital de imagens (DIC) [8], permitindo a medição da variação da distância dos alinhamentos. A diferença entre estes dois métodos de medição foi inferior a 7%. Gregorczyk e Lourenço [9] realizaram ensaios de macacos planos simples num modelo de alvenaria de tijolo, resultando em variações de 22 e 18%, entre a tensão obtida pelos macacos planos e a instalada. S. Parivallal et al. [10] utilizaram dois modelos de alvenaria de tijolo para o ensaio de macacos planos simples, com recurso à folha de papel químico para determinar as áreas de contacto. Com incrementos de 3 a 4 bar, obtiveram-se variações de -1.16 e 14.12%. Manning et al. [11], ensaiaram um modelo experimental de granito sujeito a um estado de tensão de 0.20 MPa, obtendo um km = 0.8, ka = 0.496 e uma variação de 80% entre o valor experimental e o estado de tensão real instalado. Ensaios in-situ Em 1983, Binda et al. [12] estudaram a influência de diferentes dimensões de macacos planos nos resultados dos ensaios. Em 1997, Ronca et al. [13] realizaram ensaios de macacos planos simples num edifício de diversos andares, determinando o estado de tensão em diferentes cotas. Em 2004, Pagaimo [14] apresentou um estudo em paredes de alvenaria de pedra calcária em Tentúgal, Portugal. De entre quatro testes realizados, apenas dois foram considerados devido à dessegregação da alvenaria, obtendo-se variações entre 66.7 e 150%. Em 2011, Miranda [15] realizou ensaios em diversos edifícios de alvenaria de pedra de granito no Norte de Portugal. Após cinco testes, obtiveram-se variações entre -69.4 e 86.4%. Para além disso, foram desenvolvidas chapas metálicas que permitiam uma fácil remoção do rasgo. Em 2015, Vicente et al. [16] fizeram diversos ensaios de macacos planos simples e duplos no Centro Histórico de Coimbra, em edifícios maioritariamente com paredes de alvenaria de calcário, obtendo variações, para o ensaio simples, entre -56 e 119%. Em 2003, Roque e Lourenço [17] estudaram, no Centro Histórico de Bragança, paredes mestras de alvenaria irregular de xisto, utilizando a folha de papel químco para determinar o ka, obtendo variações entre -8.3 e 8.3 %. Em 2013, Bartoli et al [18] analisaram a “Torre grossa”, uma construção do século XIII com 55 metros de altura e paredes de pano triplo, em San Gimignano, Itália. À cota 20.05 m, obteve-se, para o paramento exterior, uma tensão de 4.80 MPa, muito superior à tensão instalada no interior, 0.86 MPa. O autor indica um caso semelhante, apresentado por Binda et al. [19], em que a diferença de tensões é justificada pelo destacamento do pano exterior. No entanto, para o presente caso, esta diferença é justificada pelo contraste de rigidez entre os panos do paramento, com o elemento mais rígido a sustentar uma maior carga. 2 PROGRAMA EXPERIMENTAL Neste trabalho experimental [20], foram realizados três ensaios de macacos planos simples num modelo de alvenaria de pedra calcária (C1), assente com argamassa de cal hidráulica natural NHL 3.5 (NP EN 459). Cada modelo foi construído entre uma base de betão armado de 0.25 m e uma laje de betão armado com 0.20 m, onde foi aplicada a carga vertical. O modelo tem 2.20 m de altura e uma geometria em L, simulando um canto de um edifício, Fig. 2. 369 370 Figura 2 - a) Vista geral do modelo experimental [21, 22] Previamente à realização dos ensaios de macacos planos simples, foram aplicadas cargas verticais pontuais em diversos varões pré-esforçados, fixos nos elementos de betão armado que confinam o modelo C1, resultando num estado de tensão de 0.5 MPa. Foi também feita uma modelação em SAP2000® para analisar e comprovar o estado de tensão instalado no modelo. Os procedimentos dos ensaios foram baseados nas normas ASTM [2] e RILEM [3]. Após a escolha do local do corte, situando-se numa zona maioritariamente de argamassa, dando-se assim prioridade a uma zona que possibilite a colocação das miras em alvenaria, colaram-se as quatro alinhamentos e fizeram-se três medições em cada alinhamento, seguindo-se o rasgo na parede com uma serra de corte. Após o rasgo, lavou-se o seu interior para remover impurezas e mediu-se a sua profundidade para confirmar que esta coincide com as dimensões do macaco plano. Foi assim possível perceber a qualidade do rasgo, assegurando-se que o seu interior estava em condições de ser ensaiado. De seguinda, colocaram-se as chapas metálicas e o papel químico, e colocou-se o macaco plano para averiguar se este atingia a profundidade necessária sem ficar preso no rasgo. Na inserção do macaco plano, teve-se o cuidado de não pressionar as mangueiras do macaco plano, dada a sua sensibilidade, utilizando-se um martelo de borracha para a inserção, Fig. 3. Figura 3 – Análise e posicionamento do macaco plano dentro do rasgo: a) inspecção do interior do rasgo; b) Posicionamento das chapas e do papel químico; c) Inserção do macaco plano; d) Utilização do martelo de borracha [20, 22] Posteriormente à inserção do macaco plano, instalou-se o restante equipamento, Fig. 1. Antes das medições, purgou-se o ar no interior do macaco plano, deixando uma mangueira aberta enquanto se injectava óleo na outra mangueira. Feita a medição e obtidas as distâncias para a pressão zero, aplicaram-se incrementos de 0.20 bar na bomba hidráulica, com três medições em cada alinhamento para cada incremento de pressão, até que a distância entre miras, previamente ao corte, fosse atingida em todos os alinhamentos. A Fig. 4. mostra os valores da ACP dos três ensaios, em que uma ACP representa a medía das CP de cada alinhamento, para o ensaio correspondente. Figura 4 – Evolução da pressão média, valores de pressão de cancelamento média (ACP) para os três ensaios e valores do coeficiente de determinação [20, 22] CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Após a reposição da distância inicial entre as miras, deu-se continuidade aos incrementos de pressão para se assegurar que a evolução da pressão mantinha uma tendência semelhante. Concluída esta etapa, avaliou-se a área de corte através de marcações espaçadas 2 cm [3]. Em dois ensaios, não foi possível determinar a área de contacto entre o macaco e a alvenaria com recurso ao papel químico, visto que este se rasgou facilmente. No ensaio em que se conseguiu inserir o papel, este não marcou a folha de papel branco. O alinhamento 4 e 2 dos ensaios A e C, respectivamente, apresentaram uma evolução anómala, quando comparado com os restantes alinhamentos, sendo por isso excluídos da análise da ACP. Na tabela 1, apresenta-se os valores de ACP, ka, km e estado de tensão para os três ensaios. No cálculo do ka admitiu-se contacto total entre o macaco e a alvenaria. Tabela 1 - ACP, ka, km e s para os três ensaios de macacos planos 3 ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS Na tabela 2, resume-se os valores do estado de tensão instalado nos três ensaios. É assim possível comparar os valores determinados experimentalmente sE, com aqueles referentes às tensões obtidas por cálculo numérico e verificados pela modelação em SAP2000®, sR. Apresentam-se também as variações obtidas entre os valores experimentais e numéricos, sE e sR. Tabela 1 - ACP, ka, km e s para os três ensaios de macacos planos A variação média, semelhante em ambos casos, é aceitável para o ensaio de macacos planos simples, pois não excede 20% [2, 3]. Apesar das variações serem negativas, Gregorczyk e Lourenço [9] e a norma ASTM [2], referem que o resultado do ensaio é ambíguo, ou seja, tanto pode sobrestimar como subestimar o estado de tensão. A decisão de excluir, ou não, um alinhamento do cálculo da ACP, é tomada consoante ele tenha atingido a CP muito antes ou depois dos restantes alinhamentos, ou tenha apresentado um comportamento anómalo, sem qualquer critério quantitativo. Adotar o coeficiente de determinação, R2, como um indicador quantitativo, poderá ajudar a aumentar o rigor do cálculo da ACP. Este coeficiente assume valores entre 0 ≤ R2 ≤ 1, em que o valor máximo implica que todos os valores se encontram sobre a reta de regressão. Ou seja, todas as medições têm a mesma evolução e, consequentemente, a evolução da pressão, de acordo com as medições efetuadas, segue um comportamento linear perfeito. Muito dificilmente se atingiria este valor máximo, já que, nesta análise, se tem em conta a fase inicial de carga correspondente à adaptação do macaco ao rasgo, e a fase final, correspondente à aproximação da pressão no macaco, à tensão instalada. Valores de R2 ≤ 0.8, indicam uma má aproximação dos valores medidos à linha de regressão, 0.90 ≤ R2 ≤ 0.95 indicam uma boa aproximação e acima de 0.95, uma excelente aproximação [23]. Um valor inferior a 0.80 indicaria que poderá haver um defeito nas miras colocadas ou que as medições não foram correctamente realizadas, podendo ser um indicador que a tensão obtida pode não ser fiável. Todos os valores de R2 nesta campanha experimental estão acima de 0.8, tenso sido excluídos dois alinhamentos por estes terem atingido a CP muito antes dos restantes alinhamentos. É também possível aplicar diretamente este coeficiente à linha de pressão média, analisando a disparidade das medições efetuadas. A Fig. 4 mostra que todos os R2 das linhas das ACP estão perto de 100%, sugerindo uma baixa dispersão de valores, ou seja, não uma disparidade significativa entre as medições realizadas. A inclinação da linha de regressão linear é também muito semelhante, 371 372 sugerindo uma evolução de pressão idêntica em todos os ensaios. A pressão de cancelamento é obtida por uma interpolação com os valores de pressão, imediatamente antes e depois de ser atingido o estado inicial de deformação da parede. Ao determinar-se a pressão de cancelamento, tendo em conta apenas estes dois pontos, desprezam-se todos os incrementos anteriores e, consequentemente, a evolução da pressão ao longo do ensaio. Como as medições são obtidas por meios mecânicos e com equipamento sujeito a variações, presume-se que nem todas as medições são obtidas sob as mesmas condições, tornando-se assim oportuno determinar a pressão de cancelamento com base numa amostra superior, ou seja, tendo em conta todos os valores de pressão e não apenas dois. A regressão linear pode ser utilizada para prever o comportamento da linha de pressão de cancelamento, a partir do conhecimento das várias medições efetuadas, ou seja, todo o histórico de pressão é tido em conta. Dado que se fizeram entre 35 e 43 medições por alinhamento, é possível realizar uma análise das pressões de cancelamento a partir das retas de regressão, Fig. 4, pois esta amostra dispõe de um número elevado de observações – medições – e quanto maior for o número de observações numa amostra, mais fiável é a aproximação da reta de regressão. Calculou-se a variação de acordo com o valor da ACP de cada linha de regressão linear, -9.6%, comparando-se com os valores médios com a metodologia corrente, -12.8%. A variação obtida por regressão linear, mostra-se inferior em 25% do valor de interpolação, estando mais próxima do valor real. Outra questão que se coloca, é relativamente ao número de medições, já que para ensaios onde se façam menos incrementos, o intervalo da interpolação é maior, induzindo um maior erro. A implementação de incrementos de 5% do estado de tensão estimado, ao invés de 25%, como recomendado pela norma ASTM [2], transmite uma maior segurança na determinação do estado de tensão, já que o intervalo de interpolação é menor. Na Fig. 5 comparam-se os valores obtidos no presente estudo, com os de outros autores. Os valores obtidos neste trabalho são semelhantes aos de outros autores, nomeadamente aqueles obtidos em ensaios laboratoriais, tais como Latka e Matysek [7] ou Gregorczyk e Lourenço [9], facto evidenciado pelo intervalo de confiança a 95% dos ensaios laboratoriais, no qual se inserem os trabalhos de Serra [20] , Gregorczyk e Lourenço [9], Latka e Matysek [7] e Parivallal et. al [10]. Figura 5 – Comparação das variações obtidas entre diferentes autores [20, 22] Em ensaios in-situ, é comum observarem-se grandes variações nos valores obtidos, quando comparando com ensaios laboratoriais, tal como verificado por Vicente et. al [16] e Miranda [15]. Este facto é evidenciado pela Fig. 6, contendo as médias e desvios padrões dos valores obtidos em ensaios laboratoriais e in-situ. Os ensaios in-situ e laboratoriais apresentam-se com um marcador redondo e triangular, respectivamente. Figura 6 – Médias e desvios padrões de ensaios laboratoriais e in-situ [20, 22] 373 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas A variação média para ensaios laboratoriais é de 17.5%, enquanto que para ensaios in-situ esta aumenta para 47.5%. O desvio padrão aumenta também, o que significa que os valores obtidos in-situ se afastam mais do valor mediano, quando comparados com os valores obtidos em laboratório, confirmando que existe uma maior dispersão de valores dos ensaios in-situ. CONCLUSÕES Apresentou-se um estudo sobre o ensaio de macacos planos simples, apoiando-se a análise do mesmo em parâmetros estatísticos para uma melhor determinação da pressão de cancelamento. A variação média obtida na campanha experimental, -12,8%, reforça o potencial deste ensaio. REFERÊNCIAS [1] Rossi, P. (1982): Analysis of mechanical characteristics of brick masonry tested by means of in-situ tests. 6th International Brick and Block Masonry Conference, p. 77 – 85, Roma, Itália. [2] ASTM Standard C 1196-09 (2009): In-situ compressive stress within solid unit masonry estimated using flatjack measurements. ASTM International. [3] RILEM (2004a): RILEM Recommendation MDT. D.4: In-situ stress tests based on the flat jack. [4] ASTM Standard C 1197-04 (2004): In-situ measurement of masonry deformability properties using the flatjack method. ASTM International. [5] RILEM (2004b): RILEM Recommendation MDT. D.5: In-situ stress - strain behaviour tests based on the flat jack. [6] Rossi, P. (1987): Recent Developments of the flat-jack test on masonry structures, Evaluation and Retrofit o Masonry Structures. Second Joint USA-Italy Workshop on Evaluation and Retrofit of Masonry Structures. [7] Łatka, D.; Matysek, P. (2017): The estimation of compressive stress level in brick masonry using the flat-jack method. International conference on Analytical Models and New Concepts in Concrete and Masonry Structures AMCM’2017, vol. 193, p. 266 – 272, Gliwice, Polónia. [8] Łatka, D.; Tekieli, M. (2016): Contactless method of measuring displacement in the study of brick prisms. 2nd International Conference on Engineering Sciences and Technologies, Eslováquia, p. 519 – 524. [9] Gregorczyk, P.; Lourenço, P. (2000): A review on flat-jack testing. Engenharia Civil, no 9, p. 39 – 50. Universidade do Minho. Guimarães, Portugal. [10] Parivallal, S.; Kesavan, K.; Ravisankar, K.; Sundram, B.; Ahmed, F. (2011): Evaluation of in-situ stress in masonry structures by flat jack technique. National Seminar & Exhibition on Non— Destructive Evaluation, p. 8-13, Chennai, India. [11] Manning, E.; Ramos, L.; Fernandes, F. (2014): Tube-jack testing: Semi-irregular masonry wall testing. Structural Analysis of Historical Constructions, p. 732-739, Cidade do México, Mexico. [12] Binda,L.;Rossi,P.;Landriani,G.;andSacchi,G.(1983):DiagnosticAnalysisofMansonryBuildings. IABSE Symp. Strenghtening Build. Struct. Veneza, Itália. [13] Ronca, P.; Tiraboschi, C.; and Binda, L. (1997): In-situ flatjack tests matching new mechanical interpretations. Proc. 11th International Brick and Block Masonry Conference, Vol. 1, p. 357 – 366, Shanghai. [14] Pagaimo, F. (2004): Morphological and mechanical characterization of ancient masonries. Case study of the historic Village of Tentúgal. MSc Thesis. Universidade de Coimbra. O Congresso da Reabilitação Universidade de Aveiro 29 de junho a 1 de julho de 2021 [15] Miranda, L. (2011): Acoustic and flat jack tests on resistant masonries. PhD Thesis, Universidade do Porto. [16] Vicente, R.; Ferreira, T.; da Silva, J.; Varum, H. (2015): In-situ Flat-Jack Testing of Traditional Masonry Walls: Case study of the old city centre of Coimbra, Portugal. International Journal of Architectural Heritage, vol. 9, no 7, p. 794 – 810. [17] Roque, J.; Lourenço, P. (2003): Mechanical characterization of ancient walls. a case study in the historical centre of Bragança (Portugal). Journal of Civil Engineering Department, University of Minho 17:31– 42. [18] Bartoli, G.; Betti, M.; Giordano, S. (2013): In-situ static and dynamic investigations on the “Torre Grossa” masonry tower. Engineering Structures, vol. 52, no 52, p. 718 – 733. [19] Binda, L.; Falco, M.; Poggi, C.; Zasso, A.; Roberti, G.; Corradi, R. (2000): Static and dynamic studies on the Torrazzo in Cremona (Italy): the highest masonry Bell Tower in Europe. International symposium on bridging large spans from antiquity to the present, p. 10 – 100, Istanbul, Turquia. [20] Serra,R.(2019):Avaliaçãodoestadodetensãorealdeparedesdealvenariadepedracomrecurso Thesis. FCT NOVA. a macacos planos. MSc [21] Pinho, F., Lúcio, V., Moura, L., Travassos, N., Almeida, I. (2014): Evaluation of cover deviation and resistance of steel anchorages in masonry walls. IMC2014 - 9th International Masonry Conference2014, University of Minho, Guimarães, 7 a 9/jul/14. ISBN 978-972-8692-85-8. [22] Fernando F. S. Pinho; Rafael J. G. Serra, André F. L. Saraiva; Válter J. G. Lúcio (2021): Performance of single and double flat jacks in stone masonry lab tests. Journal of Building Engineering. DOI: 10.1016/j.jobe.2021.102465 [23] Montgomery, D.; Runger, G. (2002): Applied Statistics and Probability for Engineers. John Wiley and Sons, Inc. 374 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Resistência à compressão de paredes de alvenaria de pedra. Comparação de resultados obtidos com macacos planos e em compressão axial André F. L. Saraiva FCT, Universidade NOVA de Lisboa, Lisboa, Portugal, [email protected] Fernando F. S. Pinho CERIS, FCT, Universidade NOVA de Lisboa, Lisboa, Portugal, [email protected] Válter J. G. Lúcio CERIS, FCT, Universidade NOVA de Lisboa, Lisboa, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, Série III, nº 17 de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. INTRODUÇÃO Durante a reabilitação de edifícios antigos, surge muitas vezes a necessidade de caracterizar mecanicamente os elementos estruturais. Esta avaliação é limitada pelo reduzido número de ensaios e que podem ser realizados, sendo recorrente a utilização de macacos planos. Neste artigo apresenta-se o resultado de um ensaio de macacos planos duplo, realizado num modelo experimental de alvenaria de pedra tradicional com dimensões de 1,20x1,20x0,40 m3 e o resultado do ensaio de compressão axial do modelo experimental num sistema preparado para o efeito. É efetuada a comparação dos resultados da resistência mecânica do modelo, obtidos através do ensaio de macacos planos duplo e do ensaio de compressão axial. Por fim, são discutidos os resultados obtidos e apresentadas as principais conclusões deste trabalho. O presente artigo foi publicado na Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas (RPEE). 375 376 2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Para o trabalho experimental foi utilizado um murete (M212) que provém de uma segunda série de muretes construídos no DEC FCT NOVA, em 2010, na sequência da tese de doutoramento de Pinho [18]. O murete, com dimensões de 1,20x1,20x0,40 m3 (largura x altura x espessura), é constituído por alvenaria de pedra tradicional, como referido, com 75% de pedra calcária e 25% de argamassa, ao traço volumétrico 1:3 de cal aérea e areias, repartidas igualmente por areia de rio e de areeiro. As resistências à compressão da argamassa (após 90 dias de cura) e da pedra, correspondem a 0,65 MPa e 48 MPa, respetivamente. 2.1 Ensaios de macacos planos duplos Para a realização do ensaio aplicou-se uma pré-carga de 0,20 MPa sobre o murete. Em seguida realizaram-se dois rasgos distanciados por 50 cm (Fig. 1a) e foram colados 4 pares de miras metálicas, espaçados 400 mm na vertical e um par também espaçado de 400 mm na horizontal (Fig. 1b). Foram medidas as distâncias entre miras utilizando o alongâmetro analógico com base de 400 mm (Fig. 1c). Procedeu-se à aplicação de pressão, em incrementos de 1 bar, até à rutura da alvenaria. Registou-se as respetivas distâncias entre miras metálicas em cada patamar de pressão. De seguida, retirou-se a pré-carga aplicada inicialmente e voltou-se a injetar ambos os rasgos com calda de cimento para, três dias mais tarde, se realizar sobre o mesmo murete, um ensaio de compressão axial, como abordado na secção 2.2. (a) abertura do rasgo superior no murete (b) posição das miras metálicas (c) medição de distâncias entre miras Figura 1. Ensaio de macacos planos duplo Admitiu-se que todas as áreas dos macacos planos estavam em contacto com a alvenaria durante o ensaio, com exceção de pequenas áreas visíveis a partir do exterior, que nunca entraram em contacto com a alvenaria. Após cálculo, obteve-se ka = 0,76 (relação entre a área de contacto efetiva do macaco plano e a área do corte), tanto para o macaco plano superior como para o inferior, e km = 0,85 (coeficiente que reflete a rigidez do macaco plano e o atrito do sistema hidráulico). 2.2 Ensaio de compressão axial do murete M212 O ensaio de compressão axial sobre o murete, iniciou-se com o aumento da carga aplicada, a uma velocidade de 1 kN/s, até se atingir o colapso, como se pode observar na Fig. 2, após o que se terminou o ensaio. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 2. Evolução do ensaio de compressão axial do murete M212 3 ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS 3.1 Comparação do ensaio de compressão axial com o ensaio de macacos planos duplos do murete M212 Na Fig. 3 apresenta-se o diagrama conjunto tensão-deformação do ensaio de compressão axial e de macacos planos duplos do murete M212. Verifica-se que no ensaio de macacos planos duplos, o murete apresentou uma resistência à compressão de σcomp = 0,52 MPa e no ensaio de compressão axial de σcomp = 0,54 MPa. Estes resultados são bastante próximos, sendo que o valor obtido no ensaio de macacos planos é apenas 3,7% inferior ao valor obtido no ensaio de compressão axial. Verifica-se também que segundo o ensaio de macacos planos o módulo de elasticidade é igual a E30-60% = 948,8 MPa e, segundo o ensaio de compressão axial, é E30-60% = 510,9 MPa. Figura 3. Diagrama conjunto tensão-deformação do ensaio de compressão axial e de macacos planos duplo 4 CONCLUSÕES A comparação do resultado da resistência à compressão do murete M212 dado pelo ensaio de macacos planos duplos e pelo ensaio de compressão axial, apresenta uma diferença de apenas 3,7%. Este resultado, apesar de ser único, permite reforçar a eficácia da técnica de macacos planos duplo para a determinação da resistência à compressão. O módulo de elasticidade do ensaio de macacos planos apresenta uma diferença de 85,7% em relação ao módulo de elasticidade do ensaio de compressão axial. Esta diferença, ainda considerável, pode dever-se ao facto de a alvenaria ser bastante heterogénea, de se tratar apenas de um ensaio em vez de uma média de ensaios ou também por se ter optado por não realizar o ensaio de macacos planos duplo com ciclos de carga. Conclui-se que é recomendável acompanhar o ensaio de macacos planos duplos com outros ensaios de caracterização mecânica que permitam obter o módulo de elasticidade da alvenaria, porque este apresenta algumas limitações nesse aspeto. 377 378 REFERÊNCIAS [1] Vicente, R., Silva, J., Varum, H., Costa, A., Ferreira, T., Figueiredo, A., and Rodrigues, H. (2010). Cadernos de apoio à avaliação do Risco sísmico e de incêndio nos Núcleos Urbanos Antigos do Seixal - Caderno 5: Ensaios in situ: Caracterização Mecânica e Identificação Dinâmica. [2] Miranda, L. (2011). Ensaios acústicos e de macacos planos em alvenarias resistentes. Tese de doutoramento. Universidade do Porto. [3] Gregorczyk, P. and Lourenço, P.B., (2000). A Review on Flat-Jack Testing. Universidade do Minho. Guimarães, Portugal. [4] ASTM (2004). C 1197 - Standard Test Method for In Situ Measurement of Masonry Deformability Properties Using the Flatjack Method. [5] ASTM (2009). C 1196 - Standard Test Method for In Situ Compressive Stress Within Solid Unit Masonry Estimated Using Flatjack Measurements. [6] RILEM (2004). RILEM Recommendation MDT. D.4: In-situ stress tests based on the flat jack. [7] RILEM (2004). RILEM Recommendation MDT. D.5 – In-situ stress - strain behaviour tests based on the flat jack. [8] Rossi, P. (1982). Analysis of Mechanical Characteristics of Brick Masonry by Means of non-destructive “in Situ” Tests. [9] Binda, L., Rossi, P., Landriani, G., and Sacchi, G. (1983). Diagnostic Analysis of Mansonry Buildings. IABSE Symp. Strenghtening Build. Struct. Veneza, Itália. [10] Noland, J.L., Atkinson, R.H., and Schuller, M.P. (1990). A review of the flat-jack method for nondestructive evaluation. Nondestruct. Eval. Civ. Struct. Mater. Boulder, EUA. [11] Ronca, P., Tiraboschi, C., and Binda, L. (1997). In-situ flatjack tests matching new mechanical interpretations. China. [12] Abdunur, C. (1983). Stress and deformability in concrete and masonry. IABSE Symp. Strength. Build. Struct. - Diagn. Ther. Veneza, Itália. [13] Qinglin, W., and Xiuyi, W. (1988). The evaluation of compressive strength of brick masonry in-situ. 8 th Int. Brick/Block Mas. Conf., Dublin, Irlanda [14] Vicente, R., Ferreira, T., Silva, J., and Varum, H. (2015). In Situ Flat-Jack Testing of Traditional Masonry Walls: Case Study of the Old City Center of Coimbra, Portugal. Int. J. Archit. Herit. 9, 794–810. [15] Andreini, M., Falco, A., Giresini, L., and Sassu, M. (2014). Mechanical Characterization of Masonry Walls with Chaotic Texture: Procedures and Results of In-Situ Tests. Int. J. Archit. Herit. 8, 376–407. [16] Łątka, D., and Matysek, P. (2017). The Estimation of Compressive Stress Level in Brick Masonry Using the Flat-jack Method. Procedia Eng. 193, 266–272. [17] Roque, J., and Lourenço, P. (2003). Caracterização Mecânica de Paredes Antigas de Alvenaria. Um Caso de Estudo no Centro Histórico de Bragança. [18] Pinho, F. (2007). Paredes de alvenaria ordinária: estudo experimental com modelos simples e reforçados. Tese de doutoramento. FCT NOVA. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 379 380 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Propuesta teórico-metodológica para la rehabilitación y reutilización de bienes culturales inmuebles Eugenia Maria Azevedo Salomao Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, México, [email protected] Luis Alberto Torres Garibay Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, México, [email protected] RESUMEN El objeto arquitectónico patrimonial, a diferencia de otras obras de arte, no es nunca una obra acabada, la utilidad que tiene para la vida humana lo hace susceptible de constantes intervenciones en su vida. Lo anterior ha dado pauta a la discusión sobre la perfectibilidad de criterios para la intervención de los objetos arquitectónicos patrimoniales. El objetivo del trabajo es presentar una propuesta teórico-metodológica de cómo actuar sobre el bien arquitectónico antiguo, a partir de la revisión de diversos autores de la disciplina de la Restauración y Conservación del patrimonio edificado, y del quehacer profesional y docente, haciendo énfasis en el caso mexicano. Se parte de la premisa que el objeto arquitectónico patrimonial debe ser comprendido de una manera integral, como un fenómeno, un proceso social y humano que se desenvuelve en el tiempo; pero también, como la concreción de un objeto hecho de materia física, con cualidades, atributos y propiedades inherentes a todo objeto material; pero, sobre todo, debe ser considerado como receptáculo de vida generado por relaciones sociales, las cuales siguen actuando de una u otra forma en él y propiciando su conservación-rehabilitación, transformación o destrucción. Se concluye que actuar sobre el patrimonio cultural construido debe atender a las particularidades de cada caso, de acuerdo a las especificidades de los ámbitos geopolíticos, económicos, sociales y culturales. Por lo tanto, la premisa es formar profesionales críticos y reflexivos, no nada más buenos técnicos. PALABRAS-CLAVE: Patrimonio edificado; Rehabilitación; Reutilización; Metodología, México 381 382 1 INTRODUCCIÓN El tema del patrimonio cultural y su salvaguarda es sin duda uno de los grandes problemas de nuestro tiempo. La preocupación por la conservación, rehabilitación, reutilización, gestión y difusión de los testimonios materiales e inmateriales de las culturas y civilizaciones pasadas y presentes ha involucrado distintos campos profesionales, diversos sectores de gestión pública y privada y la sociedad en general. No cabe duda que los bienes culturales, se convierten en documentos que testimonian cómo se ha ido conservando la memoria histórica de un pueblo, y su preservación posibilita el mantenimiento de nuestra identidad cultural. Con relación al patrimonio cultural edificado, éste se diferencia de otras manifestaciones materiales, como por ejemplo las obras de arte, en el sentido de que nunca es una obra acabada, la utilidad que tiene para la vida humana lo hace susceptible de constantes intervenciones en su devenir. Lo anterior ha dado pauta a la discusión sobre la perfectibilidad de criterios para la intervención de los objetos arquitectónicos patrimoniales. El presente trabajo tiene como objetivo presentar una propuesta teórico-metodológica de cómo actuar sobre el bien arquitectónico antiguo, a partir de la revisión de bibliografía de la disciplina de la Restauración y Conservación del patrimonio edificado, y del quehacer profesional y docente de los autores, haciendo énfasis en el caso mexicano. Las intervenciones de rehabilitación y reutilización se apoyan en los principios de la restauración; sin embargo, en la actualidad, no se trata solo de conservar, los desafíos son más complejos ya que se busca ir más allá para habilitar al bien patrimonial para cumplir las demandas de la vida actual, haciendo uso de las tecnologías y disciplinas de nuestro tiempo. Como menciona Antón Capitel, la intervención arquitectónica en un inmueble considerado de valor patrimonial, es uno de los más interesantes y complejos temas de diseño [1]. En la actualidad, el pasado y la memoria han adquirido un importante significado para las culturas. A partir del final de la Segunda Guerra Mundial (1945), los edificios de periodos y corrientes arquitectónicas del pasado pasan a ser, cada vez con mayor frecuencia, adaptados a nuevos usos, lo que incluye adaptaciones, construcciones de anexos y otras transformaciones del objeto arquitectónico [2]. Por lo tanto, es imprescindible conciliar la preservación de los testimonios del pasado dando atención a las demandas de nuevos programas arquitectónicos, lo que implica un conocimiento profundo del bien patrimonial a intervenir, para poder observar la potencialidad de adaptarse a las nuevas demandas funcionales sin borrar su capacidad de documento histórico. El artículo enfatiza en el caso mexicano; por lo tanto, es importante decir que en México como en otras partes del mundo, el Estado es el responsable de la propiedad común e inalienable representada por el patrimonio cultural, asumiendo el papel de rector en la planeación y programación de las actividades conservacionistas, incluyendo la reutilización de los bienes culturales construidos, donde al lado de la práctica pública y oficial, no se excluye el ejercicio privado profesional, ni la protección habitual y diaria, prestada por todos los ciudadanos que, limitada por normas legales, nace de su propia responsabilidad social. Además, el Estado mexicano tomó la iniciativa de proteger los edificios antiguos muy tempranamente, si comparamos con otras partes del mundo. En 1938 fue creado el Instituto Nacional de Antropología e Historia (INAH) con el objeto de vigilar, conservar y restaurar los monumentos arqueológicos, históricos y artísticos de México. El sistema jurídico mexicano cuenta con una serie de instrumentos legales de protección en los que se establecen los derechos y obligaciones con relación a la preservación del patrimonio cultural. La ley que tiene como fin principal la protección y preservación de los monumentos y sitios es la Ley Federal sobre Monumentos y Zonas Arqueológicos, Artísticos e Históricos, publicada en 1972. Complementa la ley federal todo un aparato legal en los niveles federal, estatal y municipal que rigen la actuación sobre los bienes culturales de la nación. México ocupa el primer lugar en el continente americano con mayor número de distinciones de la UNESCO y el séptimo lugar a nivel mundial. Esta situación habla de la riqueza cultural del país en bienes culturales históricos, naturales, mixtos y patrimonio intangible. La estructura del presente texto comprende los siguientes apartados; el primero titulado aspectos teórico-conceptuales en el cual se reflexiona sobre los conceptos fundamentales de la disciplina de la restauración que enmarcan las actividades de rehabilitación y reutilización del patrimonio cultural edifi- CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas cado; en seguida se presenta la secuencia lógica de intervención en el objeto arquitectónico patrimonial, en donde los autores proponemos los pasos necesarios para arribar al proyecto de intervención, sin descuidar la gestión y mantenimiento del bien patrimonial. Finalmente se exponen las conclusiones, en las cuales se reitera la complejidad que lleva implícito intervenir en un objeto arquitectónico patrimonial y la necesidad de una visión de conjunto, atendiendo a las particularidades de cada caso, en función de los ámbitos geopolíticos, económicos, sociales y culturales. Asimismo, el perfil del profesional que actúa en las tareas de la rehabilitación y reutilización, haciendo hincapié en la necesidad del trabajo interdisciplinar. 2 ASPECTOS TEÓRICO-CONCEPTUALES En la actualidad varios son los cuestionamientos sobre los postulados y principios que han enmarcado la formación y actuación de especialistas en la disciplina de la Restauración, Rehabilitación y Reutilización. Se considera necesario enmarcar algunos conceptos que pueden ser útiles para el profesional responsable de intervenir en el patrimonio edificado. En primer término, se parte de la noción contemporánea de cultura como todos los productos humanos (materiales e inmateriales) que identifican a un determinado grupo de personas, los cuales se gestan de sus vivencias y modos de vida en una determinada realidad. Así, los bienes culturales son manifestaciones del quehacer humano, independientes de su cualidad estética. Por lo anterior, queda claro que un bien cultural es todo objeto producido por la sociedad, en los diferentes momentos de su devenir histórico, para satisfacer alguna necesidad, ya sea de tipo individual o grupal. De lo anterior, la noción de patrimonio cultural se amplió a: “los conjuntos de bienes culturales cuya preservación y transmisión a las generaciones futuras, es considerada importante por la sociedad o por los grupos humanos que la componen, en atención a algún aspecto valorativo particular” [3]. La noción de monumento ha evolucionado y se comparte con Pablo Chico cuando define monumento como cualquiera de los bienes culturales que destaque dentro de su género por sus cualidades excepcionales o por su importancia desde algún enfoque particular de las estructuras socio-culturales actuales [4]. Esta nueva visión ha despertado el debate hacia los criterios y metodologías vigentes. A continuación, se presenta una síntesis de cómo ha evolucionado la disciplina de la Restauración. 2.1 La Restauración como disciplina y su evolución en el tiempo El concepto de restauración ha evolucionado en el tiempo. La actividad de recuperar los valores de un edificio del pasado es una acción que ha tenido antecedentes en la historia de la humanidad; sin embargo, fue en el siglo XIX cuando la restauración se vuelve una actividad fundamental para proteger las fuentes del conocimiento histórico. A consecuencia del movimiento racionalista ilustrado, la ciencia descubrió la evolución biológica del hombre y la transformación de todo grupo social humano, la restauración tuvo que ampliar su campo de acción a un gran número de objetos, testimonio de la evolución del ser humano y de la sociedad, protegiendo con suma rigidez la autenticidad de cada uno de ellos. En este momento surgen dos directrices la de Eugene Viollet-le-Duc y la de John Ruskin. El arquitecto francés Viollet-le-Duc, estudioso de la arquitectura clásica y medieval, produjo el Diccionario Razonado de la Arquitectura, en el cual su posición teórica sobre la disciplina de la restauración habla de la posibilidad de personificar el autor original, basándose en el estudio y comprensión de un estilo, con la ayuda de documentos. Ese importante arquitecto del siglo XIX, “buscará la perfección formal de cada edificio en relación con su propia arquitectura, y al margen de su verdadera historia, proponiendo el rescate de una obra ideal, de estilo unitario, de completa estructura formal y de naturaleza exenta” [5]. Por otro lado, John Ruskin, poeta romántico, no está de acuerdo con la civilización industrial, su postura está direccionada hacia una posición arqueológica, en las Siete Lámparas de la Arquitectura, menciona lo siguiente: “Podéis hacer un modelo de un edificio, como podéis hacer el de un cuerpo, más yo no veo la ventaja de esto. Si el viejo edificio está destruido, más aún que si estuviera enterrado en un montón de polvo o sepultado entre una masa de arcilla. Se saca más de las ruinas de Nínive que de la reconstrucción de Milán” [6]. Otro personaje importante para la disciplina a finales del siglo XIX fue el italiano Camilo Boito, consid- 383 384 erado el iniciador del Restauro Científico. El pensamiento de Boito ocupa un lugar intermedio entre Viollet-le-Duc y Ruskin, él definió una tercera vía equidistante y fluctuante entre los dos extremos que somete a crítica: por una parte condena los excesos de las reconstrucciones arbitrarias producto de la restauración estilística y, por otro lado se aparta de las radicales tesis conservacionistas, extraviadas en la fatalidad de un estado ruinoso indefectible [7]. En el siglo XX se institucionaliza la disciplina de la Restauración requiriendo la formación de especialistas en la materia. Varios personajes aportan las discusiones teóricas que guiarán a la disciplina. Por ejemplo: los italianos Gustavo Giovanoni, Camilo Boito, Roberto Pane y Renato Bonelli, éstos últimos sientan las bases del restauro crítico desde la inmediata posguerra. Otros de los pensamientos fundamentales para entender la evolución de la disciplina es el de Cesare Brandi, hito crucial en la reflexión moderna sobre la restauración. La publicación de su obra Teoría del Restauro en 1963, enmarcada dentro de la visión del restauro crítico, señaló un punto vital en el debate y en la historia de la restauración en el siglo XX [8]. En el marco de la reconstrucción posbélica surgen instituciones encargadas de regular las acciones sobre el bien patrimonial con la elaboración de textos jurídicos y recomendaciones internacionales. En 1964 se publica la Carta de Venecia, cuyos postulados siguen siendo la pauta para las intervenciones y legislación de la disciplina en muchos países, como en el caso mexicano. En México, en la segunda mitad del siglo XX, destaca Carlos Chanfón Olmos quien publicó la obra Fundamentos teóricos de la restauración, documento que ha servido de base para la formación de especialistas en la disciplina de la Restauración en el país. Sus investigaciones fueron en el campo de la teoría y la historia buscando la comprensión del fenómeno arquitectónico y urbano del pasado como base científica de las soluciones de la disciplina de la Restauración, instrumento necesario para proteger los testimonios objetivos del pasado y alimentar la conciencia de identidad. En los últimos decenios del siglo XX el esfuerzo se redobló en lo que se refiere al patrimonio cultural localizado en continentes como África, Asia o América Latina. Se amplió el objeto de la conservación, desde los “monumentos” u “obras de arte” singulares, hasta abarcar progresivamente la generalidad de los bienes culturales: patrimonio etnográfico y la arquitectura popular, los centros históricos, los bienes ambientales y el territorio histórico o el paisaje cultural y el paisaje urbano histórico. 2.2 Rehabilitación y reutilización En este trabajo se ha optado por utilizar el concepto de rehabilitación como la intervención que permite “volver a poner en eficiencia” el objeto arquitectónico patrimonial. Es importante dejar claro que rehabilitar se entiende como la acción que permite recuperar la habitabilidad de edificios patrimoniales, en el sentido de lograr mejorar la calidad física del objeto, en lo espacial, constructivo y estructural que se han visto afectados por los daños y alteraciones que han impactado el aprovechamiento de los inmuebles para que sigan siendo útiles a la sociedad. Las acciones van encaminadas a contribuir a una mejor calidad de vida de los usuarios, a través de principios y criterios de actuación sostenibles y eficientes, respetando al bien como documento histórico. La reutilización se entiende como el conjunto de intervenciones arquitectónicas que tiene como finalidad principal la actualización del patrimonio construido, objetivando su utilización ya sea conservando la misma función original, pero adecuándolo a las necesidades contemporáneas (adecuación) o dando un nuevo uso adaptativo. Es una forma de reintegrar el edificio o conjunto arquitectónico a la vida actual, respetando sus características funcionales y morfológicas; pero, adaptándolos a un nuevo programa arquitectónico. En las acciones de reutilización es fundamental conocer el contexto urbano en el cual el edificio está inserto; en lo físico, funcional, social, jurídico-político y económico y así evitar malas decisiones que lleven a casos extremos de pérdida de identidad del bien y afecten la funcionalidad del entorno. Cualquier reutilización implica modificaciones, la meta es encontrar soluciones adecuadas y coherentes con las características del inmueble y su relación con el contexto urbano y social. Es importante comentar que las intervenciones de adecuaciones y nuevos usos exigen modificaciones que van desde instalaciones de nuevos equipamientos de circulación vertical (elevadores, rampas, etc), aire acondicionado, calefacción, entre otras, hasta ampliaciones del área construida; todo está en función del nuevo programa arquitectónico y por supuesto de la potencialidad del inmueble para albergar el nuevo uso adaptativo. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas El diálogo entre lo antiguo y lo nuevo pasa a ser un tema constante en la arquitectura tanto en el viejo mundo como en el nuevo mundo. Al decir de Kenneth Powell “Si la nueva arquitectura, la llamada herencia del futuro, es vital para las ciudades y los pueblos, el redescubrimiento y reutilización de los viejos edificios y áreas resultará incluso más significativo a la hora de cohesionar la vida urbana del siglo XXI” [9]. De lo anterior se deduce que la intervención contemporánea en las preexistencias patrimoniales arquitectónicas, no deberá perder de vista el concepto de autenticidad, de valor documental que representa el objeto cultural, pero que éste deberá seguir viviendo en forma coherente con las nuevas necesidades del ser humano actual. 3 SECUENCIA METODOLÓGICA La necesidad de alcanzar resultados orientados a garantizar la permanencia del inmueble patrimonial como materialidad física, documento histórico y elemento útil a la sociedad, impulsaron planteamientos globales de intervención patrimonial, reuniendo la experiencia de varias disciplinas que impactan en la conservación-rehabilitación-reutilización del bien cultural. Se trata de un proceso secuencial integrado, cuyo orden viene determinado por la lógica y metodología científicas: el patrimonio se investiga, protege, conserva, rehabilita, reutiliza y finalmente se difunde y se enseña [10]. En todo ese proceso no se puede olvidar el papel de la sociedad pues al final de cuentas es quien debe ser la receptora y transmisora del objeto patrimonial a generaciones futuras. El objeto arquitectónico patrimonial es un elemento histórico; asimismo es el catalizador de sensaciones, emociones y razonamientos. Sin el objeto catalizador no hay experiencia del pasado y, como dice Ballart: “para la mayoría de la gente de la calle, a los que denominamos público, no hay estímulo suficiente para interrogarse acerca del pasado y la historia” [11]. Por lo tanto, el conocimiento del pasado es clave para poder explicar el porqué de su gestación y transformaciones durante la vida. El bien patrimonial es en sí mismo un documento histórico. Antes de proceder a la intervención es necesario contar con bases teóricas de la arquitectura y de la disciplina de la restauración, que permitan encauzar los principios y criterios que guiarán el proyecto y la materialización de la obra. Antón Capitel dice: “El valor de los monumentos y las razones de su transformación se clarifica en el plano de la disciplina arquitectónica, que toma la historia como precioso dato, pero que podría, en extremo, prescindir de ella” [12]. De esa manera, Capitel afirma que: “El estudio de las transformaciones podrá incidir así en la discusión crítica acerca del moderno concepto de restauración, ofreciendo la disciplina arquitectónica como ineludible parte de su propio contenido” [13]. Por lo tanto, la teoría es la síntesis de saberes que permite al que interviene en el bien patrimonial una actuación consciente y crítica sobre el objeto del pasado. El método es el medio que se utiliza para llegar a una meta, es el procedimiento. Al considerar: “la restauración [y reutilización] como la intervención profesional en los bienes del patrimonio cultural, cuya finalidad es proteger su capacidad de delación, necesaria para el conocimiento de la cultura” [14], es necesario que ésta sea un acto consciente y apoyado en una planeación y programación de actividades. El proyecto es la respuesta eficaz a toda la problemática diagnosticada, es el planteamiento de la solución en función de las especificidades de cada objeto arquitectónico patrimonial. En él se desarrollan las acciones y procedimientos necesarios para que el bien patrimonial pueda seguir su vida. Gestión significa actuación integral e integradora frente a los recursos patrimoniales. La rehabilitación, reutilización de un inmueble histórico no puede prescindir de un proyecto de gestión, en el cual se diseñen estrategias que permitan conseguir y optimizar recursos que hagan factible la intervención en el bien patrimonial. Así: “El gestor, frente a los recursos patrimoniales, desempeña una labor de manejo estratégico de una serie de variables interdependientes, sometido a unos principios, métodos, objetivos, cuya meta final es su rentabilidad en términos sociales, económicos [y ambientales]” [15]. La ejecución de la obra es resultado de un proceso evolutivo e interactivo de decisiones e intervenciones que generan una gran cantidad de informaciones. Para que estas informaciones sean consistentes y precisas, es necesaria la coordinación entre los diversos elementos que intervienen en las diferentes fases de la elaboración del proyecto y de la ejecución de la obra, a fin de que se consigan alcanzar, de forma satisfactoria, los objetivos planteados. 385 386 La difusión y didáctica es parte de la secuencia ante un problema de rehabilitación y reutilización. El proceso no culmina con la ejecución de la obra, es importante la divulgación y también la difusión científica emanada de las distintas etapas que culminaron con la materialización de las intervenciones. Pero no sólo hay que informar, sino se debe: “formar la sociedad mediante la didáctica. Ella es el medio a través del cual se podrá llegar a la totalidad del público” [16]. Puede resultar útil en determinadas ocasiones dirigirse hacia un público concreto, como los usuarios, vecinos del bien patrimonial, a la comunidad científica, a un colectivo especializado sensibilizado, entre otros [17]. La crítica debe estar presente y es necesario tomar en cuenta que la experiencia obtenida en una intervención retroalimenta a otras. El proceso metodológico para la intervención del bien arquitectónico debe partir de lo general a lo específico. Como menciona Juan López, haciendo un símil con la medicina, el primer momento de acercamiento al inmueble patrimonial será por la vía vivencial y se deberá recoger todo tipo de documentación que informe sobre “el cómo está”. En ese primer acercamiento, el campo de actuación es intuitivo y se fundamenta en el contacto directo con el objeto a intervenir (aproximaciones visuales, vivenciales, registros físicos), asimismo se reúne documentación previa existente sobre el inmueble (historia, planimetría, materialidad, estructura, informes de intervenciones previas, etc.) [18]. Un segundo momento del proceso tendrá lugar dentro del campo de la reflexión. Después de conjuntar la información se reflexiona sobre ella y se inicia en esta etapa la comprensión sobre el objeto estudiado. Es la fase en que se debe tener claridad sobre “el cómo es” el inmueble. Es la etapa analítica y a partir de los datos obtenidos se empieza a responder muchos porqués. En esta etapa, es necesario analizar las características físicas constituidas por sus materiales y sistemas constructivos; sus condiciones estructurales y de estabilidad y en general todos los aspectos relativos a los espacios y su distribución; las propiedades ambientales, etc. El tercer momento es el “cómo pudiera ser”, lo virtual, lo posible. El proceso es continuo y está en constante retroalimentación [19]. El Proyecto de intervención (rehabilitación y/o reutilización) es una etapa de síntesis del proceso seguido y se realiza tomando en cuenta la investigación y análisis practicados al inmueble estudiado, en función del diagnóstico y dictamen emitidos. La investigación y el análisis practicados al objeto patrimonial son determinantes para el planteamiento de los principios teóricos, criterios a utilizar y qué tipo de intervención se realizará en el objeto estudiado. Los principios teóricos como postulados de actuación guiarán las decisiones del proyecto y obra; por otro lado, las circunstancias sociales, urbano-ambientales, políticas, económicas, jurídicas, entre otras, enmarcarán las actuaciones del proyectista. Teniendo todos los antecedentes practicados al inmueble y el contexto que lo enmarca, se procede a elaborar la metodología específica aplicable al proyecto. Se analizan los espacios arquitectónicos del edificio histórico para adecuarlos (no forzarlos) a una nueva función, distinta a la que tuvo originalmente, sin alterar el partido arquitectónico del inmueble a intervenir. Se analizan cada una de las diversas alternativas de nuevo uso, de su compatibilidad para el inmueble, y la dignidad de tales funciones, así como los beneficios económicos y culturales para asegurar la permanencia y conservación del patrimonio arquitectónico. Se conforma un documento escrito y gráfico. El documento escrito (Memoria del proyecto) deberá contener: la postura teórica del proyecto, el esquema metodológico específico del proyecto, intervención específica a realizar, las especificaciones generales y particulares para la ejecución de la obra, la planeación y programación de la obra y la normativa de mantenimiento, preservación y utilización del objeto rehabilitado y reutilizado. Es importante mencionar que en esta memoria estarán presentes los registros, levantamientos y análisis efectuados al objeto patrimonial, que proporcionarán las características propias del inmueble, así como posibilitarán tener un marco de referencia del estado actual del mismo y de la necesidad de rehabilitarlo y reutilizarlo de acuerdo al diagnóstico efectuado; diagnóstico en el que, además de todos los aspectos de deterioro planteados, debe establecerse el disgnóstico estructural en una integración global de la intervención para garantizar su seguridad estructural. Conviene mencionar en el documento si el bien cultural está declarado a nivel nacional, estatal o municipal, y las disposiciones legales que lo clasifican como un inmueble catalogado. Los criterios de intervención o actividades de rehabilitación, serán de acuerdo a los daños físicos –materiales y estructurales– y espaciales que presenta el objeto patrimonial y los demás factores que inciden en su estado de conservación y legado para generaciones venideras. Asimismo, el proyecto de reutilización responderá al programa arquitectónico requerido y a las características tipológicas del bien patrimonial. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Complementa el documento escrito una parte gráfica con la planimetría necesaria para la intervención en el bien patrimonial. Las especificaciones son el complemento perfecto e imprescindible para los planos elaborados. Son la propuesta para la solución de los trabajos de conservación, rehabilitación, reutilización (adecuación o nuevo uso) de un bien patrimonial. Como se puede observar en el cuadro que se presenta a continuación, sintetizamos la propuesta de un Método general para intervenir un inmueble patrimonial [20]. Fig. 1. 4 CONCLUSIONES Se concluye que la intervención contemporánea en los edificios patrimoniales, no deberá perder de vista el concepto de autenticidad, de valor documental que representa el objeto cultural, pero que éste deberá seguir viviendo en forma coherente con las nuevas necesidades del ser humano actual. Se comparte con Josep Ballart cuando dice que: La idea de patrimonio –los bienes que poseemos– y la misma idea de bien cultural nos sugieren que estamos ante algo de valor. Valor en el sentido de valía, es decir, de percepción de cualidades estimables en una cosa, no de valor en un sentido teorético o meramente especulativo [21] . Ballart considera que el bien cultural, para nuestro caso específico los bienes culturales arquitectónicos, son portadores de valores de uso material, de uso inmaterial, formal y simbólico. En esta comunicación interesa el valor de uso o utilidad, que se refiere a la cualidad del producto en tanto sirve para hacer alguna cosa o da satisfacción a necesidades humanas. Se ha dicho y probado que la mejor forma de conservar un edificio histórico es habitándolo. Todos utilizamos objetos que pertenecen al pasado en nuestra vida cotidiana. Siendo así, debemos replantear las visiones dogmáticas y generalistas en la conservación, rehabilitación y reutilización de los bienes culturales. El valor de uso y utilidad de los objetos patrimoniales, así como el formal, son aspectos a los cuales la sociedad contemporánea les ha concedido mayor interés. Los valores formales y utilitarios del objeto cultural han sido fundamentales en el planteamiento de las metodologías de intervención y en la conformación de la normativa sobre la disciplina. En la práctica, la mayoría de las veces, las actuaciones sobre el bien cultural responden a diversos intereses, entre los cuales el de tipo económico sobrepasa al papel del bien cultural como prueba objetiva de la cultura de una sociedad específica. Asimismo, en esta importante tarea, el especialista que actúa en el patrimonio edificado, requiere ser sensible a las particularidades del objeto a intervenir. No se puede partir de las mismas directrices y metodologías que se utilizan para proyectar una nueva edificación en un contexto menos comprometido con un bagaje histórico. De la misma manera, actuar sobre el patrimonio edificado para su rehabilitación y reutilización, implica una visión más abierta de parte de los especialistas; no se pueden considerar todos los bienes patrimoniales edificados en una misma categoría, hay monumentos que deben ser conservados y preservados por su gran valor histórico-arquitectónico y de significado para las sociedades y otras edificaciones que no tienen el mismo peso para las sociedades y, por lo tanto, la actuación es distinta y posibilita más la “metamorfosis arquitectónica y urbana” parafraseando a Antón Capitel. Finalmente, destacamos la necesidad de contar con un equipo interdisciplinario y que el profesional dedicado a estas tareas debe tener una actuación metódica, ordenada, meticulosa, acuciosa y estricta en las decisiones. Por otro lado, la gestión debe estar presente en todo el proceso que conlleva las acciones de intervención del bien patrimonial, actúa de forma transversal y posibilita diseñar estrategias eficaces para lograr las metas establecidas para proteger y perpetuar el bien cultural a futuras generaciones. En resumen, la intervención integral en el patrimonio arquitectónico requiere una visión sistémica y global. Al decir de Francisco de Gracia “intervenir es modificar”, el mismo autor dice que “Hay tantos menús de problemas de intervención en lugares históricos, cuantos niveles metodológicos puedan definirse” [22]. Como se pudo observar en el desarrollo de este artículo, las actividades pertinentes para lograr el acometido son complejas, pero reiteramos que la clave del éxito de una eficiente intervención en el patrimonio edificado es la visión de conjunto, no parcializada. Por último, recalcamos que en ningún momento podemos olvidar el papel social del patrimonio cultural edificado. 387 388 Figura 1. Cuadro del Método general para intervenir un inmueble patrimonial. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERENCIAS [1] Capitel, A. (1999). Metamorfosis de monumentos y teorías de la restauración. Madríd: Alianza Editorial. [2] Vieira, N. (2006). Metamorfose Arquitetônica: intervenções projetuais contemporâneas sobre o patrimônio edificado. Salvador: Universidade Federal da Bahia, Tesis Maestría, pp. 22-23. [3] Chico, P. (2003). Apuntes de clase de Teoría de la Restauración. Santo Domingo: Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña. Maestría en Conservación de Monumentos y Bienes Culturales, material inédito. [4] Chico, P. (2003). Apuntes de clase… [5] Capitel, A. (1999). Metamorfosis de monumentos y… p. 19. [6] Chanfón, C. (1985). Fundamentos Teóricos de la Restauración. México: División de Estudios de Posgrado, Facultad de Arquitectura, UNAM, p. 203. [7] Díaz-Berrio, S. (2011). Estudios y restauración del patrimonio arquitectónico y urbano. México: Universidad Autónoma Metropolitana. [8] Capitel, A. (1999). Metamorfosis de monumentos y… p. 19. [9] Powell K. (1999). El Renacimiento de la Arquitectura. La transformación y reconstrucción de edificios antiguos. Barcelona: Blume, p. 16. [10] Bermúdez, A. et al. (2004). Intervención en el patrimonio cultural. Creación y gestión de proyectos. Madrid: Síntesis, p. 19. [11] [Ballart, J. (2002). El patrimonio histórico y arqueológico: valor y uso. Barcelona: Ariel Patrimonio, p. 93. [12] Capitel, A. (1999). Metamorfosis…, p. 12. [13] Capitel, A. (1999). Metamorfosis…, p.12. [14] Chanfón, C. (1985). Fundamentos… México: Universidad Nacional Autónoma de México. p. 250. [15] Bermúdez, A. et al. (2004). Intervención..., p. 67. [16] Bermúdez, A. et al. (2004). Intervención..., p. 54. [17] Bermúdez, A. et al. (2004). Intervención..., p. 54. [18] López, J. (1985). Rehabilitación: concepción y metodología. en El proyecto, Curso de Rehabilitación. Madrid: COAM, p. 35. [19] López, J. (1985). Rehabilitación: concepción y… [20] Azevedo, E., Torres, G. (2017). Restauración de Inmuebles Históricos. Preparatoria “Ing. Pascual Ortiz Rubio”, México: UMSNH / Silla vacía Editorial. [21] Ballart, J. (2002). El patrimonio histórico y…, p. 61. [22] Gracia, F. (1992). Construir en lo Construído. Guipúzcoa: Nerea, p. 177. 389 390 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Estudos multidisciplinares do património cultural: caracterização arquitectónica, iconografia e diagnóstico de anomalias de pinturas murais dos séculos XV e XVI da Igreja de Vila Marim (concelho de Vila Real) Eunice Salavessa Departamento de Ciências Florestais e Arquitectura Paisagista da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, Portugal, [email protected] Said Jalali Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho, Campus de Azurém, Guimarães, Portugal, [email protected] José Aranha Departamento de Ciências Florestais e Arquitectura Paisagista, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, Portugal, [email protected] Luís Sousa Departamento de Geologia, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, Portugal, [email protected] Nelson Duarte Instituto Pedro Nunes, Laboratórios de Ensaios, Desgaste e Materiais, Coimbra, Portugal, [email protected] RESUMO As pinturas murais das Igrejas do Nordeste de Portugal apresentam-se deterioradas, principalmente devido à acção das águas freáticas, eflorescências salinas e colonização biológica, que causam a perda de parte das pinturas e a necessidade urgente de intervenções de restauro e conservação. A Igreja de Vila Marim, localizada numa pequena povoação próxima de Vila Real, tem os paramentos interiores cobertos com frescos dos séculos XV e XVI, que estão a ser objecto de estudo. Estabeleceu-se o diagnóstico de anomalias das pinturas e da parede de suporte, através de uma inspecção “in situ” e de análises químicas do material dos frescos. Como consequência deste estudo, e no sentido de seleccionar as melhores intervenções de conservação, foi feito um estudo multi-disciplinar que envolveu: o levantamento arquitectónico e da documentação histórica e iconográfica; metodologia não-invasiva, como a correlação entre os mapas de isolinhas da temperatura e da humidade e a contaminação biológica; e métodos analíticos laboratoriais. Está em progresso, um trabalho de investigação, em rede, necessária para determinar a natureza e composição dos materiais das pinturas murais e as causas da sua deterioração. A principal causa da sua deterioração foi a cristalização de sais e a colonização biológica. As observações registadas serão tratadas durante o desenvolvimento desta investigação. Os procedimentos de correcção sobre as pinturas deterioradas serão definidos futuramente, após o grangeamento de financiamento que suporte as intervenções necessárias. PALAVRAS-CHAVE: Património; Igreja; Metodologia; Deterioração de Pinturas Murais. 391 392 1 INTRODUÇÃO Este estudo multidisciplinar resulta da recolha de sinais de outros tempos, do culto religioso, presentes na Igreja de Santa Marinha, paroquial de Vila Marim, concelho de Vila Real. Trata-se de um templo românico com pinturas murais dos séculos XV e XVI (representando vários Santos milagreiros), analisado segundo uma tradição milenar cristianizada durante a Idade Média, projetada até à contemporaneidade. Com este trabalho propomo-nos demonstrar o valor patrimonial do Monumento de Interesse Público (ZEP, Portaria nº 226/2011, DR, 2ª série, nº 12, de 18 Janeiro de 2011)[1]. Hoje, as pinturas murais da capela-mor e da nave, que são de grande importância histórica e artística estão deterioradas pela cristalização de sais e colonização biológica e, por esse motivo necessitam de intervenção de conservação. As eflorescências e criptoflorescências causam esforços mecânicos nos materiais até à deterioração dos frescos. Em primeiro lugar, fez-se a caracterização arquitectónica, através do levantamento fotogramétrico da Igreja (plantas, cortes e alçados), de modo a apreender a cronologia da construção, comprovando-se a sua antiguidade, remetendo a construção original ao tempo da Reconquista. Procedeu-se à descrição da iconografia, vida e lenda dos Santos representados nas pinturas que cobrem os paramentos interiores da Igreja. Segue-se a caracterização das técnicas de pintura a fresco e, ainda, o diagnóstico de anomalias. Uma das pinturas murais foi objecto de estudo da temperatura e humidade relativa de modo a estabelecer uma correlação directa com as zonas da pintura que estão em avançado estado de deterioração. Foram recolhidas várias amostras das pinturas murais que se apresentam mais deterioradas, identificando o número de camadas, os pigmentos e ligantes utilizados e, ainda, os sais presentes nas amostras, usando técnicas microinvasivas (microscopia óptica [MO] e conjugação da microscopia electrónica de varrimento e a espectroscopia de raios X com dispersão de energia [SEM-EDS]). Futuramente, prevêem-se análises morfológicas, químicas, estruturais e térmicas, entre outras, nas mesmas amostras, em estudos mais aprofundados sobre as pinturas murais da Igreja de Vila Marim. 2 CARACTERIZAÇÃO ARQUITETÓNICA E ICONOGRÁFICA DA IGREJA DE VILA MARIM A Igreja de Sta. Marinha situa-se no local chamado Igreja, na freguesia de Vila Marim. No norte de Portugal encontramos vários testemunhos da implantação cristã visigótica nos séculos VII e VIII. Durante a Reconquista (do séc. VIII ao séc. X), vemos confluir, na Galiza e no norte do futuro território português, tendências arquitectónicas que seguem uma corrente designada moçárabe e de Reconquista, de planta basilical cruciforme, de três naves, com uma ou três absides. A arquitectura moçárabe está na continuidade da visigótica, embora nas igrejas visigóticas, os espaços sejam mais fechados, principalmente a iconóstase, fechada por arcaduras-grelha. São desta época a Igreja de S. Torcato de Guimarães, a Igreja de S. Pedro de Balsemão (Lamego) e o Mosteiro de S. Salvador de Montélios (Braga). É provável que já existisse um templo cristão em Vila Marim, fundado no séc. VI ou VII, de pequena dimensão, de planta muito compartimentada, com a orientação da cabeceira da actual capela-mor, possivelmente de planta basilical, com três naves, capela-mor e iconóstase, como S. Pedro de Balsemão ou de feição bizantina e planta centrada como S. Frutuoso de Montélios. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1 – a) Cronologia da construção da Ig. de Vila Marim, do sec. VI ao séc. XX (proposta) – Planta térrea; b) Corte Transversal; c) fachada Frontal; d) data marcada no portal sul, (M)CI; e) Pintura mural na fresta meridional da Ig. Vila Marim, com S.Miguel e o Sol (sugere o anjo S. Miguel representado como o Arcanjo do sol, numa iluminura do Beato de San Miguel de la Escalada, um dos primeiros códices da época moçárabe, entre 922 e 928, do Mosteiro de San Salvador de Tábara (Wikypédia)); f) Pintura Mural da Capela-Mor, duas camadas de frescos, a do Sec.XVI (Of. 4), sobre a do Sec. XV (Of. 2) que representa Sta. Marinha com S. Bernardo do lado direito e S. Bento do lado esquerdo; g) No canto oposto, um Galgo sentado sob as mísulas, do séc. XVI (Of. 4); h) Porta, do lado do Evangelho, em perspectiva, semiaberta, por onde está a entrar um monge segurando um par de galhetas (Of. 4); i) Pintura mural, na parede do lado do Evangelho (norte) da nave, tendo representado na parte mais elevada a cena “Jesus rezando no Horto” e “O beijo de Judas”; j) o Padre Eterno, do famoso políptico da “Adoração do Cordeiro Místico”, de Jan van Eyck, de 1432); l) pintura mural representando São Brás, ao centro, Santo Antão, do lado esquerdo, e São Roque, do lado direito, executada sobre outra do século XV, mais arcaica; m)Porta do lado da Epístola, do séc. XVI (Of. 4). Na Fig. 1-a), propõe-se uma reconstituição hipotética do projecto arquitetónico da igreja moçárabe de Vila Marim, com uma única nave (à semelhança de Sta. Maria de Naranco) perlongada por uma ábside rectangular, mais baixa e estreita, flanqueada por duas pequenas salas e um pórtico da colateral sul, como São Salvador de Valdediós (Astúrias), do séc IX, ou uma galeria moçárabe como na Igreja de San Miguel de la Escalada (Leão), do séc. X. A igreja fortificada é sugerida no séc. X, numa representação esquemática de Beatus de Facundus da Igreja de Laodiceia, moçárabe, representada frontalmente com uma nave em arcos ultrapassados, coroada por merlões; a imagem da iconóstase é revivida através desses arcos geminados com reposteiros [2][3]. É interessante verificar como os frescos dos séculos XV e XVI representados na capela-mor da Igreja de Vila Marim, sugerem: na parede fundeira, a iconóstase com reposteiro representando flores de linho (Fig. 1 - f)); nas paredes laterais, as aberturas para duas 393 394 salas de apoio; e na parede sul, a imagem de S. Miguel com um sol, a sugerir o pórtico de San Miguel de la Escalada; estas pinturas murais reforçam a hipótese de existência de uma igreja do tempo dos Visigodos e da Reconquista, como a propomos. É um dos monumentos românicos mais antigos da região, datado de (M)CI (Fig. 1 - d)), que na era actual equivale ao ano 1063. Esta data encontra-se gravada na ombreira direita considerando quem entra na porta lateral voltada a sul. Pode-se deduzir que, tal como o Mosteiro de S. Salvador de Travanca deve ter sido fundada no séc. XI, durante o reinado de Fernando Magno (1037-1065), da monarquia asturo-leonesa, que conseguira recuperar o actual Norte de Portugal para o controle dos cristãos. Tal como Travanca foi nos séculos XI e XII, ocupada pelos Beneditinos, e reconstruída no período românico, na 2º metade do séc. XII e ainda no séc. XIII, com uma torre fortaleza da fé contra o perigo sarraceno. A igreja românica tem uma planta similar à da Igreja de S. Miguel do Castelo, em Guimarães. Sofre, em 1965, obras de acréscimo que prejudicaram o seu valor arquitectónico (Fig. 1 - a)). Do traçado primitivo ainda restam quase toda a cornija (adornada com esferas, tal como na Igreja Paroquial de Folhadela, construída no sec. XV) parte da cachorrada (os cachorros são de formato original), parte das paredes, uma fresta e a porta lateral do lado sul. As duas portas, ocidental e sul, em arco de volta inteira, são da maior simplicidade, sem colunas ou molduras, mas tendo as aduelas excepcionalmente compridas o que, por si só, as torna decorativas. 3 AS PINTURAS MURAIS DA IGREJA DE VILA MARIM, TÉCNICAS DE PINTURA E DIAGONÓSTICO DE ANOMALIAS 3.1 As pinturas murais dos séculos XV e XVI A Pintura Mural da Capela-Mor, (Fig. 1 – f)), tem duas camadas de frescos, a do Sec.XVI (Oficina 4), sobre a do Sec. XV (Oficina 2) que representa Sta. Marinha com S. Bernardo do lado direito e S. Bento do lado esquerdo, enquadrados por iconóstase de flores de linho e motivos de caça, cercada por enrolamentos de papiro; o frontão triangular, no topo superior, é um fresco de 1549 (Oficina 4); o padrão geométrico, com cubos em perspectiva, no canto inferior direito, é do séc. XV (Oficina 2). A pintura mural, na parede do lado da Evangelho (norte) da nave representa duas cenas (Fig. 1 -i) [4]. Sob a cena “Jesus rezando no Horto”, existe uma pintura do século XV (Oficina 1), que representa Sta. Catarina de Siena, virgem e Doutora da Igreja. Verifica-se a influência da figura do Padre Eterno (Fig. 1 -j)) do famoso políptico da “Adoração do Cordeiro Místico”, de Eyck, de 1432 na pintura mural do 1º quartel do séc. XVI (Oficina 3), representando São Brás, ao centro, Santo Antão, do lado esquerdo, e São Roque, do lado direito, (Figura 1.l), executada sobre outra do século XV, mais arcaica. São Brás é padroeiro contra as doenças de garganta; junto a S. Roque está o seu cão amigo que lhe lambe as feridas da peste, numa das pernas; Santo Antão tem junto a seus pés um porco, que significa o demónio, cujas tentações o santo venceu com heroísmo durante 90 anos. 3.2 Técnicas de pintura dos séculos XV e XVI As pinturas murais da igreja de Vila Marim, dos séculos XV e XVI são caracterizadas por terem sido aplicadas num revestimento bastante fino de uma só camada, de espessuras que variam entre 2-3 mm. Isto deve-se à escassez de pedra calcária nesta zona e ao facto de os edifícios serem constituídos por blocos de cantaria de granito, que proporcionavam suportes suficientemente desempenados e rugosos, adequados à boa aderência de uma única camada de reboco, para além de pouco porosos, o que permitia que o reboco permanecesse húmido enquanto a pintura era executada. Neste caso de estudo, verificou-se a sobreposição de uma camada posterior de frescos, utilizando a precedente como “sinopia”, melhorando a qualidade da pintura a fresco por ser aplicada sobre uma camada preparatória. Estes rebocos revelaram serem constituídos por uma cal rica em certa percentagem de argila, o que lhes confere maior resistência e características de hidraulicidade, para além de terem elevada capacidade de retenção de água. Os frescos eram pinturas executadas com pigmentos diluídos em água, sobre uma camada constituída por cal de boa qualidade apagada e areia muito fina, lavada e siliciosa. Os desenhos eram esboçados sobre a camada de reboco preparatória (arricio), a vermelho, castanho ou amarelo, com um pincel fino. Seguia-se a divisão da superfície a pintar em várias secções, para facilitar a sua execução. Então, era estendida, com a colher de pedreiro, a pasta de cal apagada e areia fina, sobre a parte da pintura que se queria tratar. Passava-se à execução da obra com os pigmentos dissolvidos em água pura. Os pig- CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas mentos eram aplicados sobre o reboco ainda húmido, que ainda não tinha feito presa, penetrando nele em cerca de meio milímetro. A pintura feita sobre reboco fresco sofre uma transformação química, o hidróxido de cálcio em contacto com o dióxido de carbono da atmosfera transforma-se em carbonato de cálcio, tornando-se insolúvel. Uma vez seca a superfície dos frescos, onde foram aplicados os pigmentos, a pintura fixa-se sob a camada de pasta de cal. A têmpera tinha um papel importante na pintura mural de interiores. Depois da preparação em fresco, a maior parte dos detalhes das imagens eram concluídas em estuque seco com cores de têmpera. O fresco limitava-se aos rostos, mãos e pouco mais, sendo o resto, como as resplandecentes vestes, feitas a têmpera, num esboço rápido sobre o fresco [5]. 3.3 Amostras recolhidas e métodos analíticos Este estudo tem como objectivo contribuir para uma proposta de intervenção de restauro das pinturas murais da Igreja de Vila Marim. O critério de selecção das pinturas murais da Igreja de Vila Marim, uma do lado do Evangelho da nave e outra do lado da Epístola da Capela-Mor, deve-se ao mau estado de conservação em que se encontram, assinalando-se a presença de intervenção em 2001, na primeira. Do lado do Evangelho, junto ao arco triunfal, a pintura mural é do primeiro quartel do século XVI, sobre outro fresco do século XV. Na parte superior, tem dois conjuntos de pinturas sobrepostas, um do século XV que representa Santa Catarina e outro de 1529 com uma cena de Cristo a Orar no Horto, e outra ainda, o Beijo de Judas. Na parte inferior, vemos São Brás, ao centro, com Sto. Antão, à esquerda e São Roque à direita. Do lado da Epístola, na Capela-mor, encontra-se uma pintura de porta do séc. XVI, em perspectiva. A leitura destes conjuntos é difícil, porque grande parte desapareceu, derivado da acumulação da humidade ascencional no núcleo da parede, resultando da eflorescência e criptoflorescência de sais, que causou o destacamento da camada de revestimento. Procedeu-se à recolha de amostras (Fig. 2 - a)) para uma melhor decisão sobre os futuros tratamentos. As amostras foram, em primeiro lugar, fotografadas, registadas e, depois, foram submetidas a várias análises. As lâminas delgadas das argamassas pintadas foram examinadas através de um microscópio petrográfico com oculares de 2,5x e 4x, em luz natural e polarizada (microscópio ótico: Leitz Ortholux II POL-BK; Câmara digital: Leica MC120 HD); a análise petrográfica fornece informações sobre a espessura das camadas, características texturais, dados mineralógicos, forma e dimensão de grãos agregados, fraturas e poros. Seguiu-se a análise SEM+EDS, para a identificação de sais, menos solúveis (encontrando-se na zona inferior da parede), mais solúveis e higroscópicos (na zona mais elevada da parede) e, entre estas duas zonas os sais de higroscopicidade intermédia, que situam-se na zona de maiores destruições, onde são contínuos os fenómenos de dissolução – cristalização. 3.4 Identificação de infestação liquénica e sais nas amostras do mural de S. Brás, St. Antão e S. Roque / Caracterização das camadas de pintura original e posterior Verifica-se que na parede norte da Igreja de Vila Marim, mais propriamente na pintura mural da nave da igreja, do lado esquerdo, junto ao arco triunfal, objecto de estudo, a distribuição liquénica concentra-se entre 1,2 a 3m de altura. Entre o pavimento e 1 m de altura, as camadas de pinturas dos séc. XV e XVI destacaram-se da parede, praticamente por completo, especialmente na zona junto ao ângulo com a parede do arco de triunfo. Para determinar as causas da distribuição desta contaminação, teve-se em consideração variáveis microclimáticas e da parede. Podemos estabelecer uma correlação entre os valores mais elevados de humidade relativa do ar junto à parede e de temperatura da parede com a concentração de colónias de líquenes. A existência de um nível freático elevado, sob esta parede (actualmente interior), aliada ao facto de se ter construído há uns anos um compartimento anexo, que impediu o arejamento da parede, outrora exterior, contribui para a criação de uma situação mais desfavorável, na medida em que as humidades provenientes de estratos mais profundos do solo, ascendem por capilaridade até às cotas dos elementos de construção executados aos níveis mais elevados (Figs 2 - a)b)c)) 395 396 Figura 2 – a) Amostras retiradas do mural de S. Brás, Sto. Antão e S. Roque, paramento voltado para a nave da Igreja); na superfície posterior da parede tem manchas de humidade visíveis, até cerca de 2m de altura, que são constantes; b) e c) Mapas da humidade relativa do ar junto à parede e da temperatura da parede, respectivamente. Estabeleceu-se uma rede de 24 pontos de observação, com 50 cm de afastamento; deste modo, realizou-se a medição de um conjunto de variáveis micrometrológicas, a caracterização climática através de isolinhas de temperatura e humidade do ar a 50 cm da parede e o mesmo para a superfície da parede, calculadas com base nas medições efectudas nos pontos amostra e recorrendo ao Método de Interpolação pelo Inversro do Quadrado das Distâncias [6], e, ainda, a análise da relação entre as variáveis microclimáticas e a presença e a distribuição liquénica. Figura 3. Imagens Microscópicas de camadas de pigmentos Preto, Azul Acinzentado, Vermelho e Ocre, das Oficinas 1, do séc. XV (VM_Of1 ), 3 do séc. XVI (VM_Of3) e 4 de 1549 (VM_Of4). Qz (quartzo); Fds (feldspato); M(muscovite); B (biotite); Arg (argila); Ox (óxidos, hidróxidos, carbonatos); Cb (carbonatos); Cv (carvão); Fis (fissura). a) b) VM_Of1_ Preto;. c) VM_Of3_Preto, ou Negro de Carvão; d) VM_Of4_Preto, ou Negro de Carvão; e) VM_Of1_Azul Acinzentado; f) VM_ Of3_Azul Acinzentado; g) VM_Of1_Vermelho; h) i) VM_Of4_Ocre. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas A análise petrográfica forneceu informação sobre as diferentes camadas da pinturas original e posterior, as características dos diferentes estratos, os materiais minerais e orgânicos que constituem o substrato e a pintura. Referem-se as principais caraterísticas das amostras apresentadas na Figura 3. VM_Of1_ Preto (Figs 3-a), 3-b)) - na camada interna observam-se areias graníticas angulosas, com o predomínio de quartzo, sendo menos frequentes as partículas de feldspato e micas, com dimensão máxima de cerca de 1,0 mm; são ainda notórios alguns fragmentos carbonatados, que podem atingir 2,5 mm de comprimento, que mostram recristalização; um aspeto interessante é a presença de fragmentos de carvão vegetal, que permite identificar o pigmento como Negro de Carvão; o ligante é constituído por finos de calcário (cal) e de argila e ainda, finos de tijolo. VM_Of3_Preto ou Negro de Carvão (Fig. 3 –c)); este pigmento é de origem vegetal, pode ser de madeira, folhas ou sementes, como se pode ver na microfotografia; apresenta duas camadas, a mais externa têm cerca de 0,2 mm de espessura, é compacta e constituída por um aglomerado de cal com algumas partículas de carbonatos; a camada interna tem cerca de 2,5 mm, é constituída por uma matriz, à base de cal e caulinite, onde se distinguem partículas angulosas de quartzo, que chegam a atingir 0,3 mm, e de finos de calcário de menor dimensão; observam-semicrofissuras na matriz, essencialmente nas zonas preenchidas com a argila. VM_Of4_Preto ou Negro de Carvão (Fig. 3 – d)); Este pigmento é de origem vegetal, tal como o anterior; apresenta duas camadas; a camada externa com cerca de 0,01 mm, é compacta; a camada interna, de 2,5 mm, é constituída por uma matriz, à base de cal e argila, onde se distinguem partículas angulosas de finos de calcário e de quartzo que chegam a atingir 0,03 mm; observam-se microfissuras na matriz, essencialmente nas zonas onde predominam os constituintes mais finos (argila+cal). VM_Of1_Azul Acinzentado (Fig. 3 – e)); mostra duas camadas que atingem os 3 mm de espessura; a camada externa tem cerca de 2 mm de espessura e caracteriza-se por ter partículas mais grosseiras do que a camada interna; são frequentes as partículas de quartzo angulosas a subangulosas com dimensão que podem chegar a 1,6 mm, e raras partículas de feldspatos e micas; observam-se também alguns nódulos de argila e partículas de reduzida dimensão; estes nódulos parecem corresponder a fragmentos de argila que foram incorporados na argamassa conjuntamente com as areias graníticas; são raros os fragmentos carbonatados, de reduzida dimensão; o cimento é constituído por finos de calcário (cal) e de argila, provavelmente resultante da meteorização dos feldspatos, heterogeneamente distribuídos; a camada interna, de preparação ou de uma pintura anterior, com cerca de 1 mm de espessura, é constituída por partículas de quartzo, feldspatos e micas, à semelhança da camada exterior, com dimensão máxima na ordem dos 0,3 mm, com ligante à base de cal. VM_ Of3_Azul Acinzentado (Fig. 3-f)); mostra três camadas que, no total, atingem os 2,5 mm de espessura; a camada externa tem cerca de 0,06 mm de espessura, e possivelmente corresponde a uma repintura; a camada intermédia, com cerca de 0,1 mm, é mais compacta e de textura fina; a camada interna, com cerca de 2 mm de espessura, caracteriza-se por ter partículas mais grosseiras do que as observadas nas duas camadas exteriores; nestas observa-se predomínio de cal e argila, com raras partículas de dimensão inferior a 0,05 mm; na camada mais interna ocorrem partículas de quartzo, micas e feldspatos, com dimensão máxima inferior a 0,5 mm, dispersos numa matriz constituída por partículas muito finas com a mesma constituição e agregadas por cal e argila. VM_Of1_Vermelho (Fig. 3 – g)), evidencia uma camada com cerca de 3 mm de espessura; na matriz apresenta partículas angulosas de quartzo e micas, sendo mais raros os feldspatos, com dimensões muito variáveis, mas inferiores a 2 mm, e ainda partículas de tijolo; o ligante é constituído por cal e argila onde se observam pontuações dispersas de óxidos; estes óxidos são mais frequentes junto à superfície e poderão corresponder a hematite, óxido de ferro vermelho resultante da calcinação da pirite de ferro (rúbrica). VM_Of4_Ocre (Fig. 3 – h)), apresenta duas camadas que perfazem uma espessura total de cerca de 3 mm; a camada externa, com cerca de 0,08 mm, apresenta uma textura fina e compacta com alguns grãos de quartzo numa massa de cal e argila de coloração acastanhada conferida pela presença de óxidos de ferro; a camada interna evidencia a presença de partículas de quartzo, micas e feldspatos, que podem atingir os 0,5 mm, e de raros elementos carbonatados com menor dimensão, dispersos numa matriz de cal e argila; por vezes é ainda possível observar uma terceira camada, mais interior, à base de uma massa fina de cal e argila onde se encontram dispersas raros grãos.VM_Of4_Ocre (Fig. 3 – i)); identifica-se uma fissura diagonal que parece corresponder a uma ligação de duas “jornadas” da mesma pintura, onde a samblagem era biselada, para reforço da ligação entre os dois frescos. 397 398 4 CONCLUSÕES A leitura estrutural da Igreja de Vila Marim, a interpretação das pré-existencias estratificadas por diferentes períodos de tempo, dos elementos construtivos, as alterações direccionais das paredes, a relação entre as diferentes pedras, testemunham um templo original existente desde da Alta Idade Média, que sofreu sucessivos ajustamentos às novas necessidades funcionais, ao longo dos séculos. Nos séculos XV e XVI cobriram-se os paramentos interiores da capela-mor e da nave com belas pinturas murais. A influencia Europeia na escolha da iconografia e dos materiais utilizados na pintura mural da Igreja de Vila Marim é notável, e verifica-se uma especial influência de Jan Van Eyck. Parece que os Autores portugueses aprenderam com as práticas Europeias de pintura (principalmente de Flandres) embora as adaptassem às tradições portuguesas [7]. A existência de níveis freáticos elevados, favorece os fenómenos migratórios da água, durante todas as estações do ano, na parede interior da nave da igreja, coberta pelo fresco deteriorado estudado (de S. Brás, S. Antão e S. Roque). As zonas erodidas das pinturas apresentam uma grande amplitude em altura, resultante dos níveis atingidos pela água. Numa análise química preliminar dos pigmentos VM_Of1_ Preto e VM_Sais do fresco de S. Brás, confirma-se a presença (ainda que o conteúdo seja inferior a 1% Wt) de Na, Cl, e K. A mesma análise para as amostras do fresco da porta simulada do lado da Epístola da Capela-mor, confirma a presença (de conteúdo superior a 1% Wt) de N, Na, S, Cl, e K. A cristalização destes sais causaram a diminuição da coesão e consistência dos frescos até ao seu destacamento da parede de granito. As paredes seculares, uma assente sobre um nível freático muito alto e outra exposta às intempéries, apresentam fracturas abertas, perdas de material e sinais de erosão, o que terá contribuído para a ascensão da humidade, por capilaridade através da alvenaria da fundação e da parede sobrejacente. O exame por Microscópio Óptico (Fig. 3), permite concluir que a pintura do séc. XV (Oficina 1) tem partículas maiores, textura mais grosseira e heterogénea que as pinturas posteriores, enquanto que a pintura do 1º quartel do séc. XVI (Oficina 3) é a que apresenta textura mais fina e homogénea, levando a concluir que foi executada sobre uma camada de cal ou com leite de cal para favorecer a carbonatação e obter uma superfície branca onde se pintasse mais facilmente. Em todas as Oficinas o Azul Acinzentado é o que apresenta partículas mais grosseiras que os outros pigmentos. No fresco do séc. XV, foi utilizado o pó de tijolo na pasta de cal, produzindo uma actividade pozolânica, que contribuiu para o aumento da resistência mecânica do reboco. Através da análise petrográfica, identificaram-se, no pigmento Negro, fragmento de carvão vegetal. Na amostra dos pigmentos Negro e Ocre da Oficina 1, alguns fragmentos carbonatados, que podem atingir 1,5 mm de comprimento, que mostram recristalização e por esse motivo podem ser originários dos níveis calcários metamorfizados que afloram na zona de Campanhó (Mondim de Basto). Estes calcários são do tipo muito negro, são caracterizados por elevada percentagem de sílica e de alumina; obtem-se destes calcários uma cal que contem argila (2% - 6%), ou seja, uma cal hidráulica que, no caso do fresco em estudo, ofereceu uma boa resistência mecânica mesmo ao estar em contacto com a água freática da parede de suporte. Em todas as Oficinas, os frescos foram executados à base de um ligante constituído por cal e argila. Numa análise química preliminar das amostras do pigmento Vermelho, verifica-se a presença de teores consideráveis de ferro, no pigmento ocre o elemento ferro também foi observado. Futuramente, irá ser retomado este estudo das amostras (argamassa e pigmentos) de forma mais detalhada (análises química, estrutural, morfológica e térmica), com o objectivo de realizar uma base de informação necessária à intervenção de restauro. AGRADECIMENTOS Agradecemos ao CITAB/UTAD, o apoio deste artigo através do projecto com a referência UIDB / 04033/2020. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] Sereno, I. (1996) ; Teixeira, R. (2000). Igreja Paroquial de Vila Marim / Igreja de Santa Marinha / Portugal, Vila Real, Vila Real, Vila Marim. Direcção Geral do Património Cultural, Ministério da Cultura. 3 p. https://monumentos.gov.pt [2] Salavessa, E. (2004). A construção Vernácula do Alvão; Parte 1 – Enquadramento; Parte 2 – Caracterização – Reabilitação – Proposta; Tese de Doutoramento (2001), Escola de Ciência e Tecnologia da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Ed. Série Didáctica, Ciencias Aplicadas, nº 254, 1, pp. 13-21 e 82-97. ISBN 972-669-604-6. [3] Altet, X. B. (1998). A Alta Idade Média: da Antiguidade Tardia ao Ano Mil. 1ª ed. Benedikt Taschen Verlag GmbH, 237 p. , pp. 111, pp. 185-221. [4] Caetano, J. I. (2001). O Marão e as oficinas de pintura mural nos séculos XV e XVI. Edição Aparição, Lisboa, 86 pp. [5] Cruz, A. J. (2004). As Cores dos Artistas: História e Ciência dos Pigmentos utilizados em Pintura. Colec. Omniscência, 5, pp. 5 e 6. [6] Soares, A., 2006. Geoestatística para as ciências da terra e do ambiente. 2ª edição, IST Press, Instituto Superior Técnico, Lisboa. [7] Antunes, V., Serrão, V., Candeias, A., Mirão, J., Cardoso, A., Carvalho, M.L., Fernandes, N., Manso, M. (2019). Scrutinizing Ecce Homo: European or Indian painting? Assessment by Raman and complementary spectroscopic techniques. Journal of Wiley Raman Spectroscopy, pp. 1-14, https://doi.org/10.1002/jrs.5549 399 400 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas O desafio da preservação de valores culturais das Casas Gandaresas Alice Tavares CICECO, RISCO, Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Aníbal Costa RISCO, Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, [email protected] Inês Pereira Colaboradora P3R, Lda, [email protected] Maria José Feitosa Universidade de São Paulo, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Pedra & Cal nº 70, versão online em: www.pedraecal.org, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. RESUMO ALARGADO As Casas Gandaresas são uma das tipologias da Arquitetura vernácula mais conhecidas da região Litoral Centro de Portugal, mas em rápido processo de desaparecimento, representando na área de estudo de Ílhavo, Oliveira do Bairro e Mealhada, sensivelmente 5% do edificado total, tendo sido identificadas pelo estudo 560 Casas Gandaresas de entre um total de 1713 casas térreas. A Casa Gandaresa é uma casa-pátio rural, térrea (Fig.1), construída com alvenarias de adobe e estruturas de madeira, desenvolve-se em torno de um pátio [1], tendo nesta área de estudo uma implantação em L (50%), ou em U (33%) ou em O (17%). PALAVRAS-CHAVE: Casa Gandaresa; Arquitetura de Terra; adobe; instrumentos de gestão territorial; Reabilitação 401 402 Figura 1 – Alçado principal tipo e vista do logradouro de uma Casa Gandaresa (créditos: Alice Tavares) O presente estudo inventariou/quantificou esta tipologia de edifícios, analisou o estado geral de conservação e as principais alterações ocorridas (Tabela 1), tendo-se verificado a prevalência das alterações dos vãos da fachada, com uma perda das caixilharias originais que ronda entre 18% e 48% e a aumentos de densidade construtiva em sensivelmente 25% dos edifícios, bem como aplicação de azulejos de fraca qualidade, quer no embasamento quer em toda a fachada, como tentativa de controlo do aumento de humidade nas paredes, quer pela projeção de água dos veículos, quer da água da chuva, decorrentes de problemas de desenho urbano. No conjunto das alterações observadas verifica-se que estas contribuem de forma significativa para a perda de autenticidade das Casas Gandaresas, tendo sido definidas as seguintes categorias: A. Desvalorização estética. B. Reuso ou ampliações desqualificadas C. Eficiência energética D. Lacunas ou falhas na gestão urbana E. Soluções construtivas tecnicamente não avalisadas (controlo de humidade) Tabela 1. Síntese das alterações mais representativas nas Casas Gandaresas CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas A comparação entre os dados do estudo e os censos de 2001 e 2011 [2], até 1960, permitiu verificar a redução do número de casas térreas entre os dois censos, considerando o total de casas térreas em 2011 [2], representa menos de 6%, o que concomitantemente com o aumento das ações de reabilitação descaracterizadoras registadas na Tabela 1 consubstancia o risco de perda deste Património rural identitário de uma região. Foram analisados os documentos de gestão territorial e urbana de Ílhavo, Oliveira do Bairro e da Mealhada, nomeadamente o Plano Municipal de Ordenamento do Território (PMOT), o Plano Diretor Municipal (PDM), o Plano de urbanização (PU), os planos das Áreas de Reabilitação Urbana (ARU), o Plano Estratégico do Município (PEM), regulamentos e relatórios. Da análise dos diferentes instrumentos de gestão territorial dos municípios da área de estudo [3, 4, 5] verifica-se que a caracterização do Património municipal é entendida de forma restrita, quase exclusiva aos edifícios ou estruturas classificadas, sendo omissos em relação ao Património rural identitário da região, quer nos planos estratégicos, quer na caracterização do edificado, quer ainda nas medidas previstas nos planos de condicionantes e ordenamento, com exceção parcial do município de Oliveira do Bairro que apresenta uma menção à construção tradicional e algumas medidas no âmbito das ARUs. O município da Mealhada apresenta um conceito de revitalização urbana com apoios para a substituição do edificado antigo. O município de Ílhavo é quase omisso em relação ao seu edificado antigo rural e não apresenta medidas concretas para garantia da sua preservação. Nenhum dos municípios apresenta uma inventariação georeferenciada deste edificado, com fichas caracterizadoras que permitam servir de base à identificação de valores culturais e patrimoniais e consequentemente suportar opções de ações de valorização e de planeamento neste âmbito. Dada a extensa omissão nos instrumentos que regem o território verifica-se uma discricionária e incontrolada alteração da imagem rural e urbana, com elevada variedade de alterações das fachadas com impacto negativo ao nível da autenticidade e integridade do Património. É pois necessária uma política ativa de conservação e da integração efetiva da proteção e valorização do património rural nos diferentes planos, com medidas adequadas ao nível do uso do solo, definição preliminar das funções possíveis para o Património rural, definição de perfis rodoviários, densidades de construção e desenho urbano, não esquecendo as orientações para a integração da nova arquitetura, como são o respeito pelo contexto, pelo enquadramento, pelas formas e escalas existentes, materiais e cores, para se atingir a preservação de um todo coerente; programando medidas preventivas e corretivas, de inventariação e monitorização da transformação, de documentação pública acessível, incluindo a caracterização do edificado antigo e sistemas construtivos e o reconhecimento do Património rural, refletida nos planos e respetivos regulamentos. AGRADECIMENTOS A autora Alice Tavares agradece o apoio financeiro através de bolsa de Pós-doutoramento à FCT, ao MCTES, ao FSE através do Programa Operacional Regional Centro e à UE, bem como ao CICECO e ao RISCO da Universidade de Aveiro. REFERÊNCIAS [1] Tavares A., Costa A. (2020) A Casa Gandaresa de Vagos, Mira e Cantanhede, ISBN: 978-989-33-1101-1 [2] INE, Construção e Habitação, Censos habitação, https://www.ine.pt/xportal/xmain?xpid=INE&xpgid=ine_base_dados [3] Município Ílhavo (2014 -18). PDM, PEMI, PEDU, outros, https://www.cm-ilhavo.pt/viver/planeamento-ordenamento-emobilidade/planos/planos-municipais/pdm-plano-diretor-municipal [4] Município da Mealhada . PDM e outros, https://www.cm-mealhada.pt/menu/597/pdm [5] Município de Oliveira do Bairro (2015-18). PDM e outros, https://www.cm-olb.pt/pages/424 403 404 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Sistema de inspecção de edifícios com base em conhecimento especializado: Metodologia de desenvolvimento de uma aplicação informática Clara Pereira CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; [email protected] João N. Silva INESC-ID, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; [email protected] Ana Silva CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; [email protected] Jorge de Brito CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; [email protected] José D. Silvestre CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; [email protected] RESUMO O desenvolvimento de um sistema global de inspecção para a envolvente dos edifícios permite a detecção metódica das anomalias existentes. De modo a facilitar o seu uso em trabalho de cam-po durante as inspecções, foi desenvolvida uma aplicação informática. Esta aplicação foi desen-volvida usando as linguagens de programação Java e JavaScript, suportadas por HTML e CSS, pos-sibilitando o seu uso em dispositivos móveis Android, Windows ou IOS. A aplicação web comunica com um servidor onde os dados recolhidos durante o trabalho de campo são armazenados e processados. O servidor armazena dados referentes ao conhecimento sobre patologia de edifí-cios e todos os dados recolhidos nas inspecções, tais como aqueles referentes à caracterização dos edifícios, dos seus elementos construtivos e do seu estado de degradação. O processo de re-colha de informação é dinâmico. Os dados e sequências de recolha dependem da caracterização do edifício e de observações anteriormente recolhidas, sendo determinados pelas bases de da-dos do sistema global de inspecção. Este dinamismo é guiado pela informatização de listas, ma-pas e matrizes de correlação, que permitem sugerir causas de anomalias, métodos de diagnóstico e técnicas de reparação para cada anomalia detectada. Essa informatização possibilita também a indicação de anomalias com uma elevada probabilidade de ocorrência quando uma outra anomalia é identificada. Além disso, de acordo com parâmetros pré-estabelecidos, é também calculada automaticamente a urgência de reparação das anomalias. No final, é possível obter um relatório com um resumo da informação recolhida. Espera-se no futuro optimizar e ampliar as capacidades da aplicação desenvolvida. PALAVRAS-CHAVE: Inspecção de edifícios; Aplicação informática; Sistema de inspecção 405 406 1 INTRODUÇÃO A utilização do sistema global de inspecção desenvolvido em papel [1] durante o trabalho de campo apresenta algumas dificuldades associadas à quantidade de informação que acompanha o inspector (formulários e fichas de anomalias, de métodos de diagnóstico e de técnicas de reparação), além de implicar o tratamento de dados a posteriori. A informatização do sistema global de inspecção pode tornar o trabalho de campo mais rápido, ao mesmo tempo que permite a criação de uma base de dados com as informações recolhidas directamente durante o trabalho de campo, possibilitando a criação automática de relatórios. Ainda assim, para tornar eficiente a utilização do sistema informatizado, os utilizadores terão de ter formação específica. Para suprir estas necessidades, o sistema global de inspecção tem uma abordagem metódica à inspecção e diagnóstico da envolvente dos edifícios. Aí, os parâmetros relevantes envolvidos na patologia de edifícios são definidos e associados ordenadamente, permitindo a sua transposição para uma ferramenta digital. Neste artigo, são apresentados os materiais que serviram de base ao desenvolvimento de uma aplicação informática de inspecção de edifícios e é descrita toda a metodologia de desenvolvimento dessa aplicação. 2 MATERIAIS A aplicação informática foi desenvolvida com base nos elementos do sistema global de inspec-ção, sendo o formulário de inspecção o elemento principal [1]. Aí, é utilizado outro tipo de informação também essencial para o desenvolvimento da aplicação informática, designadamente: os sistemas classificativos (de anomalias, causas, métodos de diagnóstico e técnicas de reparação) e as matrizes de correlação (anomalias - causas, inter-anomalias, anomalias - métodos de diagnóstico e anomalias - técnicas de reparação) [2–6]. O formulário de inspecção do sistema global de inspecção encontra-se organizado em três par-tes: caracterização do edifício; caracterização do elemento construtivo; e caracterização da sua degradação. Os sistemas classificativos do sistema global de inspecção listam os itens principais que afectam 12 tipos de elementos e materiais de construção da envolvente dos edifícios. Assim, estão pre-vistos: 38 tipos de anomalias [2]; 111 tipos de causas de anomalias [5]; 42 tipos de métodos de diagnóstico [4]; e 55 tipos de técnicas de reparação [6]. Estas listas servem para identificar me-todicamente as anomalias observadas, as suas causas, os métodos de diagnóstico úteis para apro-fundar a sua caracterização e as técnicas para reparar as anomalias e eliminar as suas causas. Para este fim, dispõe se do auxílio de matrizes de correlação que permitem diagnosticar, com base em índices de correlação, a existência de grandes ou pequenas correlações (ou a inexistência de correlações) entre os diversos itens [3]. 3 METODOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO 3.1 Arquitectura do sistema A aplicação de inspecção de edifícios é composta por três processos principais. O primeiro cor-responde a um módulo de tratamento de correlações entre os dados referentes à patologia de edifícios (elementos e materiais de construção; anomalias; causas de anomalias; métodos de diagnóstico; e técnicas de reparação). O segundo processo é executado durante a realização da inspecção, auxiliando o inspector na recolha de informação. O terceiro processo realiza-se quan-do é necessário actualizar a informação armazenada no primeiro processo. Nesta fase de desenvolvimento da aplicação, esta actualização é feita manualmente de acordo com o conhecimento de especialistas de modo a reflectir o estado da arte. A aplicação de inspecção de edifícios e os seus processos podem ser implementados num sistema com arquitectura distribuída, sendo os diversos processos executados em múltiplos nós computacionais (Fig. 1). O Servidor Aplicacional executa todos os processos de acesso e actuali-zação de dados (descritos na secção 3.2). O Servidor de Bases de Dados armazena toda a informa-ção de suporte à aplicação (materiais, anomalias, causas, correlações), descrita na Secção 3.3, e os dados correspondentes às inspecções. O inspector utiliza um computador pessoal com ligação à Internet (por exemplo, um tablet CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas ou portátil) onde, através de um browser, acede à aplicação para introdução dos dados e consulta dos relatórios. Um outro computador, também com ligação à Internet, poderá ser usado pelo administrador do sistema para configuração ou actualização dos dados. Figura 1. Sistema que implementa a aplicação de inspecção de edifícios Esta arquitectura, em oposição a uma solução centralizada, permite a fácil implementação usando tecnologias modernas (HTML e CSS para correr em dispositivos móveis) e a sua execução em múltiplas plataformas: a interface gráfica executa num computador pessoal com ligação à Internet e os outros poderão ser instalados na Cloud. A aplicação foi desenvolvida usando as linguagens de programação Java e JavaScript, suportadas por HTML e CSS. No computador acedido pelo inspector, apenas é necessário um browser que se liga unicamente ao Servidor Aplicacional através da Internet. Neste servidor, está instalado todo o código que fornece toda a lógica da aplicação, assim como efectua o processamento dos dados. Todos os computadores comunicam entre si usando o paradigma cliente-servidor, em que, para cada pedido, é produzida uma resposta com os dados solicitados e não há partilha dos mesmos. Por exemplo, quando o inspector selecciona um edifício, o browser (correspondente à interface gráfica) faz um pedido da lista de todos os elementos construtivos a inspeccionar. Os dados cor-respondentes estão armazenados no Servidor de Base de Dados que, quando contactado, retor-na a informação adequada. Esta solução permite um isolamento e controlo do acesso a toda a informação (fornecendo um nível avançado de segurança e privacidade) e a reconfiguração da aplicação através da actualização dos dados armazenados (por exemplo, adição de novos materiais, causas, anomalias, métodos de diagnóstico ou técnicas de reparação). O uso da linguagem Java permite que esta aplicação seja instalada em servidores privados ou em infra-estruturas na Cloud, oferecendo acesso global às funcionalidades da aplicação. 3.2 Recolha de dados O processo de recolha de dados é executado quando um inspector utiliza o sistema para reco-lher dados de um edifício, dos seus elementos e do seu estado de degradação (Fig. 2). A recolha de dados é feita, numa primeira etapa, em trabalho de campo, dando ao inspector a possibilida-de de, numa etapa posterior, rever a informação registada e adicionar outra que considere pertinente. Em trabalho de campo, a recolha de dados é feita a partir da observação do inspector, sendo suportada pelos formulários de introdução de dados sobre as condições meteorológicas no momento da inspecção, o edifício, os seus elementos construtivos e o seu estado de degradação. 407 408 Figura 2. Esquema do processo de recolha de dados O bloco de introdução de dados sobre o estado de degradação dos elementos construtivos é dividido noutros mais específicos correspondentes à identificação das anomalias detectadas, das suas causas, dos métodos de diagnóstico eventualmente necessários e das técnicas de reparação a aplicar. Sobre cada anomalia identificada, é apresentado também um formulário de introdução de dados que a caracterizem de modo a calcular a sua urgência de reparação. Toda a informação inserida pelo inspector é agregada num relatório. Durante a execução do sistema no computador do inspector, são apresentados conjuntos de menus com as diversas opções para a introdução de dados (Fig. 3). Muito embora a interface gráfica correspondente a estas opções seja apresentada no computador do inspector, a execução do processo é realizada totalmente no Servidor Aplicacional. A interacção do inspector com os blocos de recolha de dados descriminados na Fig. 2 é realizada através das funções dos menus na Fig. 3. Figura 3. Conjunto de menus e as diversas opções de introdução de dados CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas No início da inspecção, são descritas as condições meteorológicas observadas (temperatura, plu-viosidade e humidade). De seguida, caracteriza-se o edifício e a sua envolvente (Fig. 4), incluindo as características básicas do edifício (e.g. ano de construção e tipo de utilização dominante) e da sua exposição ambiental (como o tipo de envolvente e a proximidade ao mar). O processo de in-trodução de dados dos elementos construtivos corresponde à definição dos vários elementos inspeccionados (Fig. 4). Cada um é identificado por tipo e, para cada um, o sistema solicita um conjunto de informações diferentes que o caracterizam. Por exemplo, para um revestimento cerâmico aderente, é solicitada a dimensão das juntas de movimento, esquartelamento e estruturais (se existirem). Por outro lado, para um revestimento exterior de uma cobertura inclinada, solicita-se outro tipo de dados: por exemplo, informação sobre o tipo de ventilação. Figura 4. Processos de introdução de dados do edifício e dos elementos construtivos As funcionalidades do processo de introdução de dados da degradação dos elementos construti-vos correspondem à: identificação e inserção no sistema das diversas anomalias detectadas e das suas características com vista à determinação da sua urgência de reparação; identificação das causas das anomalias; selecção dos métodos de diagnóstico pertinentes; e identificação das técnicas de reparação adequadas (Fig. 5). O processo de introdução de dados da anomalia é executado para cada um dos elementos construtivos previamente identificados. Consiste na identificação das diversas anomalias detectadas com o apoio de dois processos automáticos de selecção das anomalias: a partir do leque de possibilidades para o tipo de elemento ou material de cons-trução; e a partir daquelas com grande correlação com as anomalias já seleccionadas. A lista de anomalias possíveis no elemento ou material de construção é produzida pelo processo de tratamento de correlações, com base na informação aí gerida. São seleccionadas as anomalias observadas e caracterizadas de acordo com parâmetros específicos de modo a determinar o seu grau de urgência de reparação (exemplo: área afectada pela anomalia). Depois da caracterização da anomalia, utilizando o resultado de fórmulas heurísticas, as anomalias podem ser ordenadas de acordo com a sua urgência de reparação. Além disso, a funcionalidade de selecção de anomalias é automaticamente alimentada com inferências produzidas pelo processo de tratamento de correlações, que apresenta outras anomalias que podem ocorrer por terem uma grande correlação com as primeiras. Estas inferências usam a informação dos elementos construtivos e das relações entre anomalias armazenadas na base de dados. 409 410 Figura 5. Processos de introdução de dados das anomalias, causas, métodos de diagnóstico e técnicas de reparação Após a identificação das anomalias detectadas, o sistema executa o processo de introdução de dados das suas causas. São apresentadas as causas prováveis das anomalias seleccionadas, catego-rizadas de acordo com o seu grau de correlação com a anomalia (directa ou indirecta). O inspec-tor confirma as causas observadas, indicando também se o grau de correlação é o indicado ou se deve ser corrigido, de acordo com a análise efectuada. De seguida, o processo de introdução de dados dos métodos de diagnóstico apresenta uma listagem dos métodos de diagnóstico associa-dos às anomalias registadas no elemento construtivo. Cada um dos métodos sugeridos é confir-mado pelo inspector de acordo com as observações. É ainda sugerida uma lista de técnicas que podem ser realizadas para reparar as anomalias e eliminar as suas causas. O inspector selecciona as técnicas de reparação que se aplicam aos casos detectados. As listas de causas, de métodos de diagnósticos e de técnicas de reparação são produzidas pelo processo de tratamento de correla-ções com base em informação por si gerida. Os processos de introdução de dados das anomalias, das suas causas, métodos de diagnóstico e técnicas de reparação podem ser executados sequen-cialmente (em que o inspector identifica primeiro todas as anomalias, seguido da identificação das causas, métodos de diagnóstico e técnicas de reparação) ou iterativamente (em que o ins-pector identifica uma anomalia e, antes de identificar as seguintes, identifica as suas causas, mé-todos de diagnóstico e técnicas de reparação). No formulário de introdução de dados, as secções referentes aos parâmetros de classificação da urgência de reparação, causas, métodos de diagnóstico e técnicas de reparação são preenchidas dinamicamente com base nos dados inseridos pelo inspector e nos resultados dos processos de tratamento de correlações. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3.3 Tratamento de correlações O processo de tratamento de correlações contém a informação-base num conjunto de tabelas referentes a listas, mapas e matrizes onde é armazenada a informação necessária à execução dos diferentes processos (Fig. 6). O processamento de correlações divide-se em diversos subproces-sos específicos para cada classe de informação a produzir. Esses são baseados na informação con-tida num conjunto de listas, mapas e matrizes que representam todos os dados associados com os diversos elementos construtivos, anomalias, causas, métodos de diagnóstico e técnicas de re-paração e as suas correlações possíveis. Estes processos são invocados a partir do processo de in-trodução de dados da degradação dos elementos construtivos durante a inspecção. Figura 6. Processo de tratamento de correlações As listas servem para identificar os dados-base que são observados e registados pelos inspectores e processados pelo sistema durante as inspecções. A lista de elementos e materiais de construção classifica os diferentes tipos de elementos e materiais de construção considerados no sistema. Associadas a cada tipo de elemento e material de construção estão as várias características relevantes que têm de ser inseridas pelo inspector no bloco de introdução de dados dos elementos construtivos. A lista de anomalias classifica todos os tipos de anomalias passíveis de serem detectadas por ob-servação visual nos diferentes elementos e materiais de construção considerados no sistema. Esta lista inclui as várias anomalias que têm de ser inseridas pelo inspector no bloco de introdução de dados da anomalia, correspondendo cada uma a um conjunto de características relevantes a ser inseridas para determinação da urgência de reparação. A lista de causas de anomalias classifica todos os tipos de causas que podem estar na origem das diferentes anomalias classificadas na lista de anomalias, de acordo com os processos patológicos que ocorrem nos diferentes elementos e materiais de construção considerados no sistema. A lis-ta de métodos de diagnóstico classifica todos os tipos de métodos de diagnóstico que podem ser úteis para uma melhor caracterização dos fenómenos patológicos, quando necessário, nos dife-rentes elementos e materiais de construção considerados no sistema. A lista de técnicas de re-paração classifica todos os tipos de técnicas de reparação que podem ser aplicados para mitigar, reparar ou eliminar os fenómenos patológicos nos diferentes elementos e materiais de constru-ção considerados no sistema. As listas de causas da anomalia, de métodos de diagnóstico e de técnicas de reparação são apresentadas e seleccionadas pelo inspector no respectivo bloco de introdução de dados. As anomalias, as suas causas, os métodos de diagnóstico e as técnicas de reparação são apresentados sob designações unificadas e agrupadas em categorias de acordo com, respectivamente: a sua natureza [2]; a fase do ciclo de vida do edifício em que são provocadas [5]; o princípio de funcionamento dos diferentes ensaios [4]; e o grau de intervenção no elemento construtivo [6]. Os mapas servem para determinar a possibilidade de ocorrência de cada tipo de anomalia, causa, método de diagnóstico e técnica de reparação em cada tipo de elemento ou material de cons-trução considerado no sistema. Encontram-se armazenados quatro mapas: de anomalias; de causas de anomalias; de métodos de diagnóstico; e de técnicas de reparação. Os mapas constituem tabelas em que cada linha corresponde a um tipo de anomalia, causa, método de diagnóstico ou técnica de reparação (consoante o mapa) e cada coluna corresponde a um tipo de elemento ou material de construção considerado no sistema. Na intersecção de cada linha com cada coluna pode estar inscrito o símbolo “X”, que determina 411 412 que a anomalia, causa, método de diagnóstico ou técnica de reparação (consoante o mapa) dessa linha pode ocorrer no elemento ou material de construção dessa coluna. O mapa de anomalias é utilizado para construir as diferentes matri-zes de correlação. Além disso, os mapas de causas de anomalias, de métodos de diagnóstico e de técnicas de reparação são utilizados para construir, respectivamente, as matrizes de correlação anomalias - causas prováveis, anomalias - métodos de diagnóstico e anomalias - técnicas de repa-ração, não fornecendo dados directamente ao inspector. O mapa de anomalias fornece directa-mente ao inspector dados sobre os tipos de anomalias que podem ocorrer no elementos ou material de construção seleccionado. O processo de apresentação das anomalias possíveis usa a in-formação neste mapa para auxílio do inspector na selecção e identificação das anomalias presentes no edifício. A matriz de correlação inter-anomalias determina a correlação percentual entre os diferentes tipos de anomalias passíveis de ocorrer em cada elemento ou material de construção. Cada es-trato da matriz corresponde a um tipo de elemento ou material de construção considerado no sistema. Cada linha corresponde a um tipo de anomalia de referência e cada coluna corresponde a um tipo de anomalia associada à primeira, ambas de acordo com a lista de anomalias. Na inter-secção de cada linha com cada coluna em cada estrato, está inscrito o índice de correlação percentual [7], que tem o significado físico de probabilidade de ocorrência de um tipo de anomalia quando outro tipo de anomalia é detectado. O processo de apresentação de anomalias com grande correlação usa a informação existente nesta matriz para a determinação de outras ano-malias que poderão ocorrer no elemento inspeccionado. A matriz de correlação inter-anomalias fornece directamente ao inspector os cinco tipos de anomalias com maior probabilidade de ocorrência quando se detecta determinada anomalia, desde que essa probabilidade seja igual ou superior a 30%. Nas matrizes de correlação anomalias - causas prováveis, anomalias - métodos de diagnóstico e anomalias - técnicas de reparação, é determinado o índice de correlação entre cada tipo de anomalia e cada tipo de causa, método ou técnica (consoante o caso) em cada tipo de elemento ou material de construção considerado no sistema. Cada linha da matriz corresponde a um tipo de anomalia, de acordo com a lista de anomalias. Cada coluna da matriz corresponde a um tipo de causa provável, método de diagnóstico ou técnica de reparação, de acordo com as respecti-vas listas. Cada estrato da matriz corresponde a um tipo de elemento ou material de construção considerado no sistema. Na intersecção de cada linha com cada coluna em cada estrato, pode estar inscrito o índice 0, 1 ou 2 [8], consoante o tipo de relação entre a anomalia e a causa, mé-todo ou técnica, respectivamente: inexistente, pequena ou grande. As causas com pequena cor-relação com as anomalias são consideradas causas indirectas e aquelas com grande correlação com as anomalias são consideradas causas directas. O processo de apresentação de causas corre-lacionadas com a anomalia usa a informação dessa matriz para auxílio do inspector na selecção e identificação das causas prováveis para a ocorrência das anomalias identificadas nos elementos e materiais de construção presentes no edifício. O processo de apresentação de métodos de diagnóstico correlacionados com a anomalia usa a informação dessa matriz para auxílio do inspector na selecção e identificação dos métodos de diagnóstico adequados para a avaliação das anomali-as detectadas. O processo de apresentação de técnicas de reparação correlacionadas com a anomalia usa a informação desta matriz para auxílio do inspector na selecção e identificação das técnicas de reparação adequadas para as anomalias identificadas nos elementos e materiais de construção presentes no edifício. As matrizes de correlação anomalias - causas prováveis, anomalias - métodos de diagnóstico e anomalias - técnicas de reparação fornecem directamente ao inspector conjuntos de tipos de causas, métodos e técnicas com pequena e grande correlação com as anomalias no elemento ou material de construção registado, contribuindo esta informação para a que é apresentada no relatório de inspecção. 4 CONCLUSÕES A aplicação apresentada foca o desenvolvimento de um sistema de recolha de dados durante a inspecção de edifícios. O sistema concebido permite compilar informação directamente numa plataforma digital a partir da qual são gerados relatórios de inspecção. O resultado é um sistema que permite agilizar o processo de recolha de dados em trabalho de campo, ao mesmo tempo que integra um conjunto de conhecimento especializado. O sistema permite actualizações e expansões, com base no conhecimento sobre os mecanismos de degradação de elementos e materiais de construção. A ilustração da utilização da aplicação deve ser consultada no artigo de Pereira et al. [9]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o apoio do centro de investigação CERIS, no IST-UL, e o financiamento da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) através do projecto PTDC/ECI-CON/29286/2017 e da bolsa de doutoramento SFRH/BD/131113/2017 atribuída à primeira autora. REFERÊNCIAS [1] de Brito, J., Pereira, C., Silvestre, J.D. et al. (2020) Expert knowledge-based inspection systems. Inspection, diagnosis and repair of the building envelope. Cham, Switzerland: Springer, 469 p. ISBN 978-3-030-42445-9 [2] Pereira, C., Silva, A., de Brito, J. et al. (2020) Urgency of repair of building elements: Prediction and influencing factors in façade renders. Constr Build Mater 249:118743. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118743 [3] Pereira, C., de Brito, J., Silvestre, J.D. (2021) Harmonising correlation matrices within a global building expert knowledgebased inspection system. Constr Build Mater 272:121655. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121655 [4] Pereira, C., de Brito, J., Silvestre, J.D. (2020) Harmonising the classification of diagnosis methods within a global building inspection system: Proposed methodology and analysis of fieldwork data. Eng Fail Anal 115:104627. https://doi. org/10.1016/j.engfailanal.2020.104627 [5] Pereira, C., de Brito, J., Silvestre, J.D. (2020) Harmonising the classification of the causes of defects in a global building inspection system: Proposed methodology and analysis of fieldwork data. Sustainability 12:5564. https://doi.org/10.3390/ su12145564 [6] Pereira, C., de Brito, J., Silvestre, J.D. (2021) Harmonized classification of repair techniques in a global inspection system: proposed methodology and analysis of fieldwork data. J Perform Constr Facil 35:04020122. https://doi.org/10.1061/ (ASCE)CF.1943-5509.0001529 [7] Garcia, J., de Brito, J. (2008) Inspection and diagnosis of epoxy resin industrial floor coatings. J Mater Civ Eng 20:128–136. https://doi.org/10.10617(ASCE)0899-1561(2008)20:2(128) [8] de Brito, J., Branco, F.A., Ibañez, M. (1994) Knowledge-based concrete bridge inspection system. Concr Int 16:29–63 [9] Pereira, C., Silva, J.N., Silva, A., et al. (2021) Sistema de inspecção de edifícios com base em conhecimento especializado: Perspectiva de utilização em trabalho de campo via aplicação informática. In: CONREA’21, submetido 413 414 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Sistema de inspecção de edifícios com base em conhecimento especializado: Perspectiva de utilização em trabalho de campo via aplicação informática Clara Pereira CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; [email protected] João N. Silva INESC-ID, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; [email protected] Ana Silva CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; [email protected] Jorge de Brito CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; [email protected] José D. Silvestre CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; [email protected] RESUMO Uma aplicação informática para a inspecção da envolvente dos edifícios deve focar-se nas funci-onalidades oferecidas aos utilizadores, facilitando o seu trabalho. Apresenta-se neste artigo uma aplicação acessível através de qualquer dipositivo com ligação à internet. O utilizador acede ao seu perfil e cria uma nova ficha de inspecção agregando a caracterização do edifício e dos seus elementos construtivos e estado de degradação. Todas as opções oferecidas ao utilizador são di-namicamente definidas e oferecidas dependendo do contexto: os formulários apresentados ao utilizador são configurados dinamicamente, apresentando apenas as opções relevantes para cada um dos elementos inspeccionados. Na versão beta da aplicação, apenas estão disponíveis dois tipos de materiais, encontrando-se, no entanto, preparada para, no futuro, acolher 12 tipos de elementos / materiais de construção. No formulário inicial, são identificados dados essenciais (e.g. data e edifício) e as condições climatéricas no momento da inspecção. A caracterização do edifício inclui dados genéricos sobre a sua localização, construção, utilização, morfologia e expo-sição ambiental. Ao prosseguir para a caracterização dos elementos construtivos, o inspector in-sere os dados sobre os diversos tipos de elementos e materiais de construção. Para cada um, o inspector faz também a caracterização do seu estado de degradação, identificando cada anomalia observada e registando dados para o cálculo da sua urgência de reparação, causas prováveis, mé-todos de diagnóstico e técnicas de reparação adequadas. Os formulários dinâmicos facilitam o trabalho do inspector reduzindo os erros e aumentando a rapidez de introdução de dados. Em suma, esta aplicação garante maior fiabilidade e consistência nos dados recolhidos, oferecendo uma disponibilização imediata dos resultados e reduzindo a duração das inspecções. PALAVRAS-CHAVE: Inspecção de edifícios; Aplicação informática; Sistema de inspecção 415 416 1 INTRODUÇÃO Após o desenvolvimento de um sistema global de inspecção com uma abordagem estruturada à inspecção e diagnóstico da envolvente dos edifícios [1], procedeu-se à sua transposição para uma ferramenta digital. Pereira et al. [2] descrevem a metodologia de desenvolvimento dessa aplica-ção de inspecção de edifícios. Aqui, pretende-se ilustrar a sua utilização, com base em exemplos que reflectem a estrutura já descrita [2]. Muito embora a aplicação de inspecção de edifícios esteja preparada para a recolha de dados sobre 12 tipos de elementos e materiais de construção, na versão beta, apenas estão funcionais os módulos de rebocos correntes e revestimentos cerâmicos aderentes. A ferramenta continua em desenvolvimento com vista à inclusão dos dados dos 12 elementos e materiais de constru-ção; além disso, a sua adaptabilidade irá permitir que possam ser incluídos novos elementos, à medida que o sistema global de inspecção vá sendo complementado. Neste artigo, apresenta-se brevemente o caso de estudo que serve de base à ilustração pretendida, seguindo-se uma apre-sentação da sequência de passos necessários à inspecção de um edifício. 2 MATERIAIS E MÉTODOS De modo a ilustrar a utilização da aplicação informática de inspecção de edifícios, são utilizados os dados da inspecção a um edifício habitacional de dois pisos, com estrutura em betão armado e paredes de alvenaria revestidas por reboco, construído em 1984 e situado no concelho de Leiria (Portugal). O preenchimento do formulário de inspecção é feito com dados reais de uma inspecção realizada em Maio de 2017. 3 RESULTADOS Para utilizar a aplicação de inspecção de edifícios, o inspector tem de ter acesso à Internet num dispositivo móvel, digitando o endereço da mesma num navegador web. Inicialmente, o utiliza-dor efectua o seu registo na aplicação. Após a entrada no sistema, passa a ter disponível o menu de inspecção e diagnóstico. Aí, o utilizador vai criar uma nova ficha de inspecção, fornecendo um conjunto de dados essen-ciais apresentados na Fig. 1. Ao indicar-se que a inspecção incide sobre um novo edifício (não existente na base de dados), o sistema gera uma nova entrada, identificada por um código de edifício. No passo seguinte, no ecrã que resume os detalhes da ficha de inspecção, o utilizador pode seleccionar o código do edifício de modo a aceder ao ecrã de edição dos detalhes do edi-fício (Fig. 2). Nesse ecrã, o utilizador fornece a informação básica do edifício, incluindo uma fo-tografia geral do mesmo. Num segundo ecrã (Fig. 3), são inseridas as características de exposição ambiental do edifício. Alguns dos campos neste ecrã podem suscitar dúvidas no preenchimento, pelo que o utilizador pode ser auxiliado através de um botão de ajuda ( ) que remete para in-formação adicional que permite seleccionar a opção mais adequada. Na Fig. 3, são apresentados os conteúdos do botão de ajuda relativo à exposição a poluentes. Após a caracterização do edifício, no ecrã “Detalhes da ficha de inspecção”, o utilizador selecci-ona a opção “Inspeccionar elementos construtivos” e, num novo ecrã, selecciona o tipo de ele-mento ou material de construção a inspeccionar, estando disponíveis 12 opções. Consoante a opção escolhida, é solicitada a informação aplicável ao tipo de elemento ou material de cons-trução seleccionado (Fig. 4). Cada elemento é identificado por um código associado ao número do edifício e ao tipo de elemento construtivo. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Ecrã de criação de uma nova ficha de inspecção Figura 2. Ecrã de edição dos detalhes do edifício Após a caracterização do elemento construtivo, no ecrã com os detalhes do mesmo, surge a op-ção “Identificar anomalias detectadas”. Ao seleccionar essa opção, surge um novo ecrã (Fig. 5) com o campo “Anomalia detectada” onde o utilizador selecciona o tipo de anomalia observada, de acordo com a lista de anomalias e as possibilidades definidas no mapa de anomalias [2]. Após o registo da anomalia, surge o ecrã de caracterização da anomalia (Fig. 6). Aí, o utilizador insere as características da anomalia solicitadas, variando de anomalia para anomalia. Com essa infor-mação, o sistema calcula a urgência de reparação da anomalia de acordo com os parâmetros de-finidos nas fichas de anomalias do sistema global de inspecção. O resultado é apresentado no ecrã de detalhes da anomalia (Fig. 7). 417 418 Figura 3. Ecrã de caracterização da exposição ambiental do edifício De seguida, seleccionando a opção “Definir causas prováveis”, surge um ecrã para o efeito (Fig. 8), com um campo com a lista de causas correlacionadas com a anomalia seleccionada. Para auxí-lio do utilizador, as causas encontram-se categorizadas de acordo com o seu grau de correlação com a anomalia (causas directas e indirectas), de acordo com a matriz de correlação anomalias - causas prováveis [2]. Nesta lista, o utilizador selecciona as causas observadas, podendo registar até três causas indirectas e três causas directas. Ao seleccionar cada causa, o utilizador tem a possibilidade de definir um outro grau de correlação entre a anomalia e a causa, se o fenómeno observado não coincidir com o grau pré-estabelecido. De seguida, o utilizador escolhe a opção “Seleccionar métodos de diagnóstico”, que remete pa-ra um novo ecrã (Fig. 9) com um campo onde o utilizador selecciona os métodos de diagnóstico que considera adequados a partir de uma lista definida de acordo com a matriz de correlação anomalias - métodos de diagnóstico [2]. A lista categoriza os métodos de diagnóstico de acordo com o seu grau de correlação com a anomalia (pequena ou grande correlação). O utilizador pode seleccionar até três métodos de diagnóstico, mas, caso não os considere necessários para carac-terizar a anomalia, pode avançar para a selecção de técnicas de reparação sem preencher o campo “Métodos de diagnóstico”. No ecrã seguinte (Fig. 10), o utilizador selecciona as técnicas de reparação aconselhadas para a reparação da anomalia a partir de uma lista definida de acordo com a matriz de correlação ano-malias - técnicas de reparação [2]. Nessa lista, as técnicas estão organizadas de acordo com o grau de correlação com a anomalia. O utilizador pode seleccionar até três técnicas de reparação. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 4. Ecrã de caracterização de um elemento construtivo do tipo reboco corrente Figura 5. Ecrã de identificação de anomalias detectadas num reboco corrente Figura 6. Ecrã de caracterização de uma anomalia do tipo “fissuração mapeada” 419 420 Figura 7. Ecrã de apresentação dos detalhes de uma anomalia Após a inserção de todos os dados sobre a anomalia, o utilizador pode registar outra. Ao escolher esta opção, é apresentado um ecrã com a lista das cinco anomalias com maior probabilidade de ocorrência em simultâneo com a anomalia detectada (Fig. 11). Esta lista é construída a partir da matriz de correlação inter anomalias. De acordo com a observação do elemento construtivo, o utilizador pode seleccionar uma ou mais anomalias que estejam presentes, sendo redirecciona-do para o ecrã de detalhes do elemento construtivo. Aí, sob o título “Anomalias registadas”, sur-gem as novas anomalias identificadas com a indicação de ainda não terem sido caracterizadas. Seleccionando cada uma delas, o utilizador pode voltar ao início do processo de caracterização de uma anomalia. Caso não observe nenhuma das anomalias sugeridas, o utilizador pode voltar para o ecrã de detalhes do elemento construtivo, onde pode seleccionar a opção “Identificar anomalias detectadas” para voltar ao ecrã de identificação de anomalias e seleccionar outra anomalia que observe no elemento inspeccionado. Figura 8. Ecrã de identificação das causas prováveis de uma anomalia CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 9. Ecrã de identificação dos métodos de diagnóstico para uma anomalia Figura 10. Ecrã de identificação das técnicas de reparação para uma anomalia Figura 11. Ecrã de identificação de anomalias com uma grande probabilidade de ocorrência em si-multâneo com a anomalia detectada 4 CONCLUSÕES Com a aplicação informática para a inspecção de edifícios apresentada, o inspector recolhe da-dos em trabalho de campo de um modo interactivo. À medida que são inseridos dados sobre as observações, a aplicação auxilia o inspector limitando as opções disponíveis segundo o tipo de elemento ou material de construção e o tipo de anomalia. Estas funções facilitam e aceleram o processo de inspecção em trabalho de campo. Esta aplicação é inovadora porque não só apresenta formulários que guiam a inspecção de edifí-cios, mas também limita o vocabulário utilizado e as opções disponíveis de acordo com as listas, mapas e matrizes de correlação do sistema global de inspecção. No futuro, espera-se ser ainda possível optimizar algumas funções da aplicação, introduzindo, por exemplo, mais funcionalidades de apoio ao inspector, como ajudas com base nas fichas de ano-malias, de métodos de diagnóstico e de técnicas de reparação do sistema global de inspecção. 421 422 Figura 12. Exemplo de relatório de inspecção 423 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 12. (continuação) AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o apoio do centro de investigação CERIS, no IST-UL, e o financiamento da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) através do projecto PTDC/ECI-CON/29286/2017 e da bolsa de doutoramento SFRH/BD/131113/2017 atribuída à primeira autora. REFERÊNCIAS [1] de Brito, J., Pereira, C., Silvestre, J.D. et al. (2020) Expert knowledge-based inspection systems. Inspection, diagnosis and repair of the building envelope. Cham, Switzerland: Springer, 469 p. ISBN 978-3-030-42445-9 [2] Pereira, C., Silva, J.N., Silva, A., et al. (2021) Sistema de inspecção de edifícios com base em conhecimento especializado: Metodologia de desenvolvimento de uma aplicação informática. In: CONREA’21, submetido 424 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Metodologia para uma Reabilitação integrada. O caso de estudo do Museu de Arte Osório Cesar – A reabilitação de um edifício e o seu impacto urbano. Pier Paolo Bertuzzi Pizzolato Centro Universitário Vale do Rio Ipojuca – UNIFAVIP Wyden Caruaru – PE Centro Universitário Faculdade de Ciências Sociais Aplicadas de Campina Grande – UNIFACISA – PB Brasil [email protected] Alice Tavares Costa Orientadora e Investigadora na Unidade de investigação RISCO – Universidade de Aveiro (UA) [email protected] Aníbal Guimarães da Costa Coorientador e Professor Catedrático no Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro. Esp. Raglan Rodrigues Gondim Centro Universitário Faculdade de Ciências Sociais Aplicadas de Campina Grande – UNIFACISA – PB Brasil [email protected] RESUMO O estudo analisa a metodologia de reabilitação integrada do Museu de Arte Osório Cesar, localizado no Complexo Hospitalar de Juquery (1899), antigo asilo de alienados da cidade de Franco da Rocha, São Paulo – Brasil, considerando a intervenção como um todo, entre edifício, envolvente e impacto da intervenção no contexto da cidade. A edificação em estilo francês, projeto do arquiteto Francisco de Paula Ramos de Azevedo, importante representante do ecletismo do fim do século XIX e faz parte do conjunto de prédios edificados sob a orientação do alienista Francisco Franco da Rocha que implementou a laborterapia como tratamento psiquiátrico. O museu passou por vários usos descaracterizadores, tendo albergado o museu da Escola Livre de Artes Plásticas (1985-2005), ficado em abandono (2005-2013) e concluída a reabilitação em 2020. Uma reabilitação integrada insere-se nas metodologias de intervenção multidisciplinares com uma visão holística do edifício no contexto da cidade, integrando os aspetos sociais, culturais e patrimoniais, ou seja, tem objetivos acima da própria intervenção isolada no edifício. O presente artigo pretende avaliar a aplicação desta metodologia no caso de estudo, integrando na análise da pré-intervenção, a caracterização detalhada do edifício e seu estado de conservação, o seu enquadramento histórico e de integração territorial, social, cultural e arquitetônica, para identificação dos valores a salvaguardar, até aos desafios da fase de projeto, de obra na compatibilização com condicionantes técnicas e regulamentares, e o contributo desta reabilitação para a cidade, bem como os fatores que contribuíram para uma efetiva reabilitação integrada, que complementará entrevistas aos usufrutuários, técnicos e decisores, para apresentação de uma otimização desta metodologia. PALAVRAS-CHAVE: Patrimônio edificado; Projeto de intervenção; Reabilitação urbana. 425 426 INTRODUÇÃO Atualmente a conservação do patrimônio para se adequar às solicitações contemporâneas apresenta vários graus de intervenção em edifícios históricos: a reabilitação, a renovação, a restauração e a reconstrução (esta bastante controversa). A interação entre o edifício(s) e seu entorno, além das suas implicações socioeconômicas vêm suscitando a atenção não só de profissionais da área do patrimônio, mas de outros especialistas e entidades (tanto públicas como privadas) que buscam evitar a degradação do edificado através de ações de conservação mais eficientes e preventivas, evitando a necessidade de se intervir de forma corretiva extensiva ou mesmo permitir a sua ruína. A crescente consciencialização da salvaguarda de edifícios históricos ampliou a influência do objeto a ser reabilitado, entendendo este não só em sua escala local como também seu impacto na preservação das áreas urbanas subsequentes, sendo portanto, uma visão holística do problema. Essa concepção encontra enfrentamento em se tratando das legislações vigentes, que muitas vezes se atem à regulamentos mais austeros que subjulgam as preocupações sociais, econômicas, culturais e ambientais causadas pela falta de manutenção do patrimônio. Enquanto isso a degradação dos centros históricos é fenômeno recorrente desde a implementação do liberalismo econômico somado ao planejamento urbano modernista que expulsou os moradores desses centros por conta da especulação imobiliária resultante. Portanto autores como Francisco De Gracia (1992) [1], Claudio Varagnolli (2002) [2] entre outros apontam para um novo olhar, este contemporâneo para com a realidade em se tratando de centros históricos, considerando conceitos de habitabilidade, conforto e segurança, evitando assim o efeito de “musealização” do perímetro. Em contraponto da análise utilizaremos as cartas patrimoniais internacionais como elementos a serem considerados na análise. O Museu de Arte Osório César é peça chave para uma mudança de valores e de procedimentos junto ao centro da cidade de Franco da Rocha em São Paulo e será analisado a partir dessas potencialidades como vanguarda na reabilitação integrada na região. Ou seja, uma reabilitação integrada (Carta Lisboa, 1995) [3] que constitua um contributo inovador inserindo simultaneamente a preservação e vivificação do património cultural da cidade na intervenção, quer no que concerne ao edifício, quer no que respeita ao contributo para o tecido social do ponto de vista cultural e desenvolvimento económico. O Museu está localizado em edifício histórico que compõe o conjunto tombado do antigo asilo de alienados do Juquery e apresenta a potencialidade de tornar-se elemento unificador da malha urbana da cidade e o território do serviço de saúde (hoje denominado Complexo Hospitalar do Juquery), portanto este trabalho apresenta o importante processo de reabilitação integrada deste edifício, considerando-o como um modelo de preservação de pré-existências e salvaguarda do patrimônio edificado. Figura 1. Foto aérea da cidade de Franco da Rocha e seus limites com o Complxo Hospitalar do Juquery. Fonte: Google Maps (foto de 2021). Acesso 13/04/2021 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 1. ENQUADRAMENTO HISTÓRICO E EVOLUTIVO DO MUSEU DE ARTE OSÓRIO CESAR E O ASILO DE ALIENADOS DO JUQUERY Criado em meados dos anos de 1980 como receptáculo do acervo de obras de arte da Escola Livre de Artes Plásticas funcionou até o ano de 2005, quando foi fechado por conta da necessidade de manutenções corretivas que inviabilizavam a integridade do acervo e sua visitação, porém a edificação foi construída inicialmente para outra finalidade: moradia para os diretores do antigo asilo de alienados aonde registros comprovam o uso como residência durante a administração de três de seus gestores. Foi uma das primeiras construções a serem finalizadas (ainda em 1899) durante a implantação do asilo de alienados idealizado pelo Dr. Francisco Franco da Rocha – após pouco mais de 40 anos como residência, a edificação foi reconfigurada para ser sede da administração de recursos humanos e depois escola de enfermagem (perdendo de vez a configuração residencial original). Paralelamente ao desenvolvimento do atendimento de saúde, o Dr. Osório César (1895-1979), anatomopatologista do hospital e pioneiro na utilização da arte como terapia em pacientes psiquiátricos cria, a partir de seu envolvimento com os artistas modernistas em 1922 o Ateliê Livre de Arte em 1948, tornando-se Escola Livre de Artes Plásticas em 1956. A atividade se manteve ativa até a década de 1970, quando foi encerrada por questões político-ideológicas de seu idealizador. Em 1985 após anos de más administrações por conta da ditadura instaurada no país, o governo do Estado de São Paulo determina a presença de um interventor que inicia o processo de desmanicomização do hospital e entre as ações positivas, cria o Museu da Escola Livre de Arte, instalado na residência dos antigos diretores que estava desocupada. A escolha do local é fundamental para a demonstração da mudança de rumo dentro da Instituição, já que a construção localiza-se logo na entrada do hospital e faz a ligação junto ao limite da cidade. Para a ocupação do Museu na época foram necessárias reformas, principalmente na recuperação do telhado por conta de constantes vazamentos, revisão das portas e janelas, repintura (interna e externa), manutenção do jardim, demolição do antigo orquidário, adaptação do anexo do motorista para servir de depósito técnico e uma singela ordenação da exposição de parte do acervo. A antiga cozinha serviu de ateliê onde alguns pacientes produziam suas pinturas e esculturas, agora sob a supervisão de enfermeiras e assistentes sociais – importante apontar que neste momento há o esvaziamento do olhar crítico da arte, relegando apenas o trabalho braçal repetitivo como método terapêutico. A realidade de poucos investimentos, manutenções corretivas emergenciais e a visitação intermitente se manteve até 2005, quando outro edifício, o da administração central sofreu um incêndio de caráter criminoso e a direção do Complexo Hospitalar do Juquery ponderou sobre a fragilidade da segurança do acervo alocado no museu. 2. CARACTERIZAÇÃO CONSTRUTIVA DA ANTIGA RESIDÊNCIA DO DIRETOR (MUSEU DE ARTE OSÓRIO CESAR) A caracterização construtiva do edifício esteve na base da dissertação de Pizzolato (PIZZOLATO, 2008, p.207 ) [4] e foi possível complementar com elementos verificados na época do desenvolvimento do anteprojeto de conservação: A residência do diretor do asilo psiquiátrico se caracteriza por ser uma construção térrea (porão baixo, inabitável, em alvenaria em todo o perímetro da edificação); com estilo chalé francês, em tijolos maciços, com paredes autoportantes, vários tipos de pisos: estruturada em laje de “abobadilha”e revestida com ladrilho hidráulico (tanto importado francês como o de fabricação própria) na área do alpendre; piso cerâmico retangular vermelho nas áreas de serviço; assoalho em madeira de lei no interior dos cômodos da edificação, pintura interna em látex branco, com barra à 1,50 m de altura em tinta acrílica cor marfim; pintura externa bicolor com tinta látex (branco e marfim); estrutura do telhado em madeira de lei (tesouras e apoios em madeira), telhado com beiral e calha/condutores em chapa metálica finalizados por ornamentação e pináculos em madeira de lei; com forro de madeira de lei “saia e camisa”, coberto por telhas francesas (as originais eram importadas de Marselhe – França, mas com as sucessivas manutenções, foram trocadas por telhas francesas nacionais); nas áreas de serviço (cozinha e banheiros) revestimento a meia altura de azulejo branco de 10 x 10; portas e janelas em madeira de lei (pinho-de-riga). Com área de 256,80 m2 compreende: (1) alpendre (com estrutura de madeira de lei ri- 427 428 camente trabalhada), (2) recepção, (3) administração, (4) 3 salas expositivas, (5) copa, (6) sanitário público, (7) 3 salas de reserva técnica, além de (8) anexo utilizado como zeladoria e apoio ao acervo (80,00m2). Figura 2. Planta do Museu de Arte Osório Cesar, distribuição interna do acervo antes da intervenção de 2020. Acima (à direita): detalhe da carpintaria da estrutura do alpendre. Projeto de intervenção desenvolvido pelo corpo técnico do Complexo Hospitalar do Juquery (2008). 3. A RELAÇÃO ENTRE A CIDADE E O COMPLEXO HOSPITALAR DO JUQUERY O território da antiga fazenda é considerada integra para o governo do Estado de São Paulo enquanto propriedade, porém se divide administrativamente em várias secretarias estaduais: além da Saúde, temos o Meio ambiente, Justiça, Segurança púlbica e assuntos penitenciários. Geograficamente falando, se analisarmos o contexto da metrópole, trata-se da maior área de propriedade do Estado passível de se constituir em referência tanto de espaço público quanto de valorização social (PIZZOLATO, 2010) [5]. Antes da implantação do parque municipal e a intervenção do museu havia uma separação contundente entre as atividades do dia-a-dia dos serviços de saúde e o cotidiano da cidade. Como o município é em grande medida fruto da criação do antigo asilo em 1899, a relação de dependência econômica junto à instituição foi notória por muitos anos; a periódica vinda de funcionários do nosocômio reconfigurou em poucas décadas a paisagem urbana da cidade. A relação de “amor e ódio” da população da cidade com o hospital é decorrente em grande medida pelas próprias características de uma organização de isolamento, que nas palavras de Erving Goffman definem exatamente como o Juquery se configurou ao longo dos anos: Toda instituição conquista parte do tempo e do interesse de seus participantes e lhes dá algo de um mundo; em resumo, toda instituição tem tendências de fechamento. Quando resenhamos as diferentes instituições de nossa sociedade ocidental, verificamos que algumas são muito mais fechadas do que outras. Seu fechamento social com o mundo externo e por proibições à saída que muitas vezes estão incluídas no esquema físico – por exemplo, portas fechadas, paredes altas, arame farpado, fossos, água, florestas ou pântanos. A tais estabelecimentos dou o nome de instituições totais (GOFFMAN, 2008, p.16) [6]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Do ponto de vista do hospital, as relações com à cidade denotavam um entrelaçamento de interesses dos funcionários, sendo que alguns faziam das dependências do hospital a sua segunda casa, criando famílias inteiras com as regalias ofertadas pelo Estado, como o refeitório institucional, as moradias funcionais, a creche para as crianças, auferindo salário e estabilidade inerentes aos cargos públicos conquistados. Ao passar dos anos, o hospital cresceu em tamanho e em número de prédios tornando-se autosuficiente por 40 anos e sua população em isolamento chegou a bater recordes de confinamento, transformando de exemplo de tratamento psiquiátrico à depósito de gente. O aumento populacional e a mudança da política de saúde mental para o fechamento totais de instituições fizeram que o Hospital psiquiátrico tornar-se em um serviço de maior expectro de ações, abrangendo desde pronto atendimento (adulto e infantil), pediatria, ginecologia obstetrícia, ambulatório de especialidades, trauma, centro cirúrgico, unidades de terapia intensiva (adulto, infantil e neonatal), transformando-o na referência em saúde pública para a região. Mesmo com as transformações impetradas por esses movimentos, a cisão físico/social se manteve pois os interesses municipais sobre a ocupação dos edifícios desativados eram conflitantes com o direcionamento do uso do território do antigo asilo de alienados. A partir dessa explanação, conclui-se que o Complexo Hospitalar do Juquery adquiriu a infra-estrutura de uma “pequena cidade”, gerou a dependência sociopolítica por parte da cidade e detem boa parte do território passivo de crescimento urbano, sendo esse espólio crucial na urbanização da região. Para resolver essas disputas o governo estadual tomou duas decisões: a criação de um plano diretor interno para o manejo das construções e do território em 2006 e o tombamento do conjunto histórico pelo órgão estadual de preservação do patrimônio histórico em 2011. 4. A RELAÇÃO ENTRE O MUSEU, O PARQUE E O COMPLEXO HOSPITALAR DO JUQUERY O ponto de inflexão em relação aos conflitos entre o município e o serviço de saúde se deu em 2013 a partir da proposta municipal de investir na recuperação do museu, gerindo o seu acervo, reivindicando tal patrimônio como memória da cidade. A administração encontrou as circunstâncias ideais para passar a guarda das obras, pois foi possível observar que a secretaria de cultura apresentou condições sólidas para levar a cabo tal iniciativa. A partir de uma verba pública a prefeitura realizou a obra de restauração das edificações, catalogação das obras de arte e capacitou técnicos e monitores para a manipulação das peças, gestão e monitoria de visitação. O parque linear surgiu no mesmo período, fruto da passagem de território na várzea do rio para a prefeitura após a execução de serviços de drenagem, contenção e limpeza do curso d’agua no intuito de conter as seguidas inundações na região; em posse desse terreno, foi desenvolvido o projeto e a implantação do parque linear que proporcionou aos munícipes um espaço público inédito de lazer e esportes. Podemos considerar os dois elementos como pontos de reconfiguração dos limites entre as atividades municipais e o Juquery, sendo o plano diretor do serviço de saúde revisado instituindo novas áreas de concessão municipal, permitindo ações públicas voltadas à educação e à cultura nos edifícios. Aqui devemos recorrer às cartas patrimoniais internacionais de La Valleta (2011) [7] e Carta de Madrid e Nova Dheli (2017) [8] para contextualizar as decisões em torno da reabilitação integrada do sítio, pois ambas se debruçam nas intervenções em centros históricos tanto no âmbito do território original como em seus desdobramentos no tecido urbano, através do planejamento urbano responsável e valorização da identidade do lugar . A escolha do parque ocupando o território da várzea do rio Juquery potencializou a “reinvenção” do centro de Franco da Rocha, permitindo uma expansão mais respeitosa para com a antiga fazenda do Juquery. Após a integração do parque através da ponte de madeira sobre o rio ligando até os fundos do museu, podemos definir que ambos se configuraram como uma “conservação integrada”, na qual se uniu a conservação do patrimônio, no caso o próprio museu e o planejamento urbano do parque linear, sendo os dois confiados aos poderes locais juntamente com a participação da população, invocando a Carta de Declaração de Amsterdã de 1975 [9] que precedeu em apontamentos delineadores das cartas patrimoniais acima citadas. Como apontado no início desse texto, De Gracia deve ser invocado para nortear a análise a partir de sua contribuição para com a dicotomia entre o edifício histórico e seu entorno, sendo que: 429 430 El limite inferior de la modificación viene marcado por las operaciones de restauración y reabilitación de los objetos arquitetônicos. En el otro extremo, en la frontera con el planeamiento urbano, donde hacen impracticables los instrumentos proprios del proyecto de arquitectura, alli está el limite superior de las intervenciones a considerar. (Gracia, 1992, p. 189). De Gracia portanto aponta que mesmo em limites distintos, a conservação integrada – edifício e planejamento urbano – não são campos antagônicos entre si, mas dois temas relevantes que devem ser integrados a partir de suas “escalas”, sendo um contido no outro (na escala do edifício para com o parque). 5. INTERVENÇÃO - A RESTAURAÇÃO DO MUSEU DE ARTE DR. OSÓRIO CESAR. Nesta última parte trataremos as escolhas formais adotadas para a intervenção no edifício, as decisões tomadas na obra e a percepção dos usuários. Utilizaremos os estudos de Claudio Varagnoli que determina o diálogo entre a arquitetura contemporânea e o monumento histórico e que o resultado final não pode ser valorado por si mas deve ser considerado a partir da resutado das várias reformas e conservações executadas ao longo de seu funcionamento, considerando as contradições dos valores estéticos e estruturais, respeitando o rigor metodológico e o juízo crítico para com a obra original (VARAGNOLI, 2002: 5). O museu se adequa neste processo, principalmente se considerarmos as intervenções anteriores – adições realizadas à tipologia original causando a desfiguração de parte de suas fachadas e a má execução do telhado causando infiltrações na cozinha. Antes da intervenção, como o edifício ficou fechado por 14 anos, apresentava as seguintes patologias: o telhado com muitas infiltrações causando vazamentos constantes, porém o madeiramento de sua estrutura encontrava-se intacto; os ornamentos danificados e algumas partes perdidas por falta de manutenção; as paredes estavam integras e o revestimento apontava marcas de infiltração e umidade (tanto ascendente como descendente); a pintura látex muito manchada e com pontos já com marcas de descascamento; as portas e janelas empenadas e o local extremamente sujo. Por conta de uma percepção antiquada sobre memória e identidade, a prefeitura adotou na restauração uma postura que Varagnoli designará como “repristino”, utilizando a reprodução de estilo tanto no museu como nas edificações anexas, criando um conjunto que nunca havia existido antes. Figura 3. Parte dos desenhos preliminares (levantamento arquitetônico) utilizados para a realização do projeto executivo do Museu de Arte Osório Cesar. 2015. Autor: Pier Paolo Bertuzzi Pizzolato. A escolha da palheta de cor mostrou-se polêmica (a adoção do azul claro nas paredes da fachada e partes em tons terracota e bege no madeiramento do alpendre), porém esses tons foram identificados, através de estratigrafia como as primeiras cores utilizadas optou-se em adotá-las em detrimento ao Marfin e Branco Neve tradicionalmente incorporados na memória das pessoas. Figura 4. Foto a direita: período de desativação do Museu (2006) e foto a direita: janeiro de 2021. Autor: Pier Paolo Bertuzzi Pizzolato CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Outra situação que mostrou-se conflitante foi a realização de cópias em madeira dos pináculos originais do coroamento do telhado, estes em péssimo estado, sendo que alguns detalhes menores já haviam sido perdidos. Porém, era perfeitamente possível que as peças passassem por restauração, recompondo as partes faltantes sem a necessidade de retirá-las em definitivo e a substituí-las por réplicas de menor qualidade. A última dissonância que podemos apontar foi a decisão de retirar o singelo jardim e sua promenade localizado no acesso do portão que leva à rua e a realização de piso em placas de concreto genéricas, sem nenhum apelo à composição geral da ambiência do museu. Figura 5. Fotos dos ornamentos de coroamento do telhado (antes e depois). Autor: Cleber Leme (2020) Em relação à disposição interna dos cômodos utilizados como área expositiva, o projeto adotou a manutenção de cada espaço, sem incorporar nenhuma subdivisão que não fosse desmontável, sendo usadas paredes dry-wall como apoio das obras de arte. Apesar dessas ressalvas sob o olhar técnico e crítico dos expertos em preservação, para a população em geral, o resultado se mostrou agradável e bem recebido a partir da percepção dos usuários. Foi realizado um questionário virtual (aplicado no mês de março de 20211) onde foi possível mensurar algumas variáveis sobre a ótica de quem efetivamente faz uso do local. Após 32 respostas coletadas, foi detectado o seguinte perfil do visitante: são mulheres em sua maioria (62,5%) de 30 anos (37,5%) – essa realidade deve mudar assim que o museu fizer parte do roteiro das escolas da região; moradoras da própria cidade (59,38%) seguido de habitantes das cidades vizinhas (34,38%); o grau de escolaridade 46,88% de pós-graduados (área da saúde e ciências humanas aplicadas); outro dado que deve ser ponderado é a natural visitação de funcionários do próprio complexo hospitalar em detrimento de outros profissionais (31,25%, sendo as outras profissões pulverizadas em áreas bastante distintas). As respostas apontaram a percepção de aprovação em relação à reabilitação do museu e a sua ligação com o parque linear, consideraram satisfatória a instalação de um playground ao lado do museu para que as famílias ocupassem por mais tempo os arredores da construção e tiveram certo grau de contentamento com o novo anexo construído para lanchonete. CONCLUSÃO É possível concluir que a combinação do Museu de Arte Osório César e o parque-linear formou um elemento chave para a mudança de postura em relação às relações sociopolíticas entre a instituição de saúde e o município, alterando significamente o perímetro delimitado por décadas de exclusão e interesses divergentes. Mesmo com tantas ressalvas em relação ao método de intervenção junto ao prédio do museu, consideramos que a restauração foi um passo importante para a preservação do conjunto edilício do Complexo Hospitalar do Juquery, mais do que uma obra isolada, aponta um método de captação de investimentos, seriedade e compromisso com o patrimônio em se tratando do uso e a necessária nova interação dos habitantes da cidade para com esse edifícios, deixando de lado tanto horror e tristeza que o isolamento de pacientes psiquiátricos perpretou nas paredes do hospital. Acreditamos também que a experiência tem a potencialidade de atender as recomendações apontadas por CHOAY (2011) [10] em relação à preservação de sítios históricos: educação e formação, a utilização ética de nossas heranças edificadas e a participação coletiva na produção de um patrimônio vivo. 431 432 Finalmente é necessário enfatizar que a reabilitação urbana traz consigo os desafios de compreender e engendrar soluções para interesses difusos na perspectiva de integrar o máximo de questões positivas e alcançar a conservação integrada e sustentável dos sítios históricos – tais elementos aqui estudados atenderam tal demanda e podem ajudar na qualificação da paisagem urbana histórica de Franco da Rocha. Por conta do isolamento social decorrente da pandemia do Coronavirus, foi possível realizar o questionário através do uso de aplicativos de avaliação remota. https://forms.office.com/Pages/ResponsePage.aspx?id=zIHgKTYUk2x0BA1lSE7xiMshSXhzUNBpwy4aCZGhJhUN kxVS09MNDZQUlY1TUtRRUYxTV1 VIWlUyVi4u REFERÊNCIAS [1] Gracia, Francisco de. (1992) Construir en lo construido. La arquitectura como modificación, Nerea, Madrid. [2] Varagnoli, Claudio. (2002), Edifici da Edifici: la ricezione del passato nell’architettura italiana, 1990 2000. L’industria delle costruzioni XXXVI, n. 368, nov./dic. [3] Carta Lisboa sobre a reabilitação urbana integrada, 1o Encontro Luso-Brasileiro de Reabilitação urbana, Lisboa, 21 a 27 de outubro de 1995. [4] Pizzolato, Pier Paolo Bertuzzi. (2008). O Juquery: sua implantação, projeto arquitetônico e diretrizes para uma nova intervenção. Dissertação, Faculdade de arquitetura e urbanismo da Universidade de São Paulo. [5] Pizzolato, Pier Paolo Bertuzzi. (2010). Questões sobre o plano diretor para o complexo hospitalar do Juquery. Cadernos de História da Ciência, 6(1), 157-178. [6] Goffman, Erving. (2008) Manicômios, prisões e conventos. Tradução de Dante Moreira Leite. 7. ed. São Paulo: Perspectiva. [7] International council on monuments and sites. Princípios de Valleta para a salvaguarda gestão das cidades históricas e áreas urbanas. In: Assembleia geral do international council on monuments and sites, 2011. [8] ICOMOS International Committee on Twentieth Century Heritage (ISC20C). 2017. Approaches to the conservation of twentieth century cultural heritage Madrid – New Delhi document. [9] CONSELHO DA EUROPA. Congresso do Patrimônio Arquitetônico Europeu. Declaração de Amsterdã. Amsterdã: Conselho da Europa, 1975. [10] CHOAY, Françoise. (2011). O patrimônio em questão: antologia para um combate. Belo Horizonte, Fino Traço Editora. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 433 434 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Revestimentos de edifícios do séc. XX premiados com o Prémio Valmor de Arquitetura. Caracterização e Diagnóstico com vista à sua conservação Luís Almeida Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa; Laboratório HERCULES, Universidade de Évora, Portugal, [email protected] António Santos Silva Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, Lisboa, Portugal, [email protected] Maria do Rosário Veiga Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, Portugal, [email protected] José Mirão Laboratório HERCULES, Universidade de Évora, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Pedra & Cal nº 70, versão online em: www.pedraecal.org, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. RESUMO ALARGADO Este trabalho insere-se no contexto da valorização e preservação do património construído no século XX, procurando contribuir para a salvaguarda de edifícios de valor patrimonial único, como são os edifícios galardoados com o Prémio Valmor de Arquitetura. Este prémio que tem como objetivo a promoção da qualidade arquitetónica e paisagismo, destinando-se a premiar novas edificações, projetos de recuperação e reabilitação, conjuntos e espaços verdes que contribuam significativamente para a valorização da cidade de Lisboa e para a salvaguarda do seu património, foi instituído em 1902 por ordem testamentária do 2º Visconde de Valmor Fausto de Queirós Guedes. É atribuído pela Câmara Municipal de Lisboa e foi fundido em 1982 com o Premio Manicipal de Arquitetura. Apesar de por vezes criticado pelas opções dos diferentes júris pelas opções tomadas, não deixa de ser um dos mais prestigiados prémios nacionais de Arquitetura. A necessidade constante de renovação dos centros urbanos associada à manutenção das características que conferem valor cultural e arquitetónico aos edifícios com valor patrimonial, patente nomeadamente nos materiais que os revestem, torna fundamental a caracterização material e o diagnóstico de eventuais processos de degradação para melhor responder a eventuais intervenções de conservação e reabilitação [1]. Assim, o presente trabalho visa conhecer os materiais aplicados, em particular as argamassas de revestimento, nas soluções adotadas e avaliar o seu estado de conservação. Estes dados servirão de ponto de partida para a definição de critérios de compatibilidade dos materiais de conservação/reparação a usar. Os edifícios objeto de estudo neste trabalho foram edifícios premiados entre 1903 e 2002 (Tabela 1 e Figura 1). Os resultados apresentados dizem respeito a argamassas dos revestimentos originais de onze desses edifícios. 435 436 Tabela 1. Identificação e localização dos casos de estudo Figura 1. Casos de estudo: (A) – CVT (1903); (B) – AR49 (1923); (C) – IRF (1938); (D) – CBP (1939); (E) – DN (1940); (F) – AAC (1944); (G) – LIP (1958); (H) – EUA (1970); (I) – FCG (1975); (J) – JRP (1987); (K) – UNL (2002) A amostragem foi realizada maioritariamente no interior dos edifícios, dado que nem sempre foi possível recolher amostras do exterior. As amostras foram extraídas em zonas onde existisse destacamentos ou de que não resultasse um impacto visual negativo. As amostras, maioritariamente multicamada, têm frequentemente acabamentos de estuque e de argamassas de imitação de pedra (tipo marmorite). A análise experimental incluiu, entre outros, ensaios de difração de raios X (DRX), análise petrográfica, microscopia eletrónica de varrimento (MEV) com microanálise de raios X (EDS), análise termogravimétrica e térmica diferencial (ATG/ATD) e a determinação dos teores de resíduo insolúvel, sulfatos e cloretos por análises químicas [2,3]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Com base nos resultados obtidos conclui-se que: − Os estuques analisados dos edifícios CVT (1903), AR49 (1923), CBP (1939) e DN (1940) são revestimentos de gesso e cal, o que está de acordo com o expetável com base na literatura nacional [4]. Na maioria dos casos verificou-se que a proporção de cal é superior à do gesso; − As argamassas de imitação de pedra dos edifícios AAC (1944) e EUA53 (1970) apresentam agregados maioritariamente de natureza calcária e o ligante utilizado foi o cimento Portland. Os traços ponderais traduzem a predominância de agregado calcário (areia e pó de pedra) como é típico nas marmorites [5]. Os baixos teores de cloretos e de sulfatos não indiciam degradação por sais; − As argamassas de reboco são, em geral, multicamada. Os agregados são essencialmente de natureza siliciosa e os ligantes utilizados foram: − I. cal aérea cálcica em amostras dos casos CVT (1903), AR49 (1923) e em algumas amostras dos casos IRF (1938) e CBP (1939); II. mistura de cal aérea cálcica e cimento Portland em amostras dos casos IRF (1938), DN (1940) e AAC (1944); III. cimento Portland em amostras do caso de AAC (1944) e posteriores. Os traços ponderais das argamassas de reboco variam entre: I. 1:3 e 1:11 (cal cálcica:areia); II. 1:0,3:16 e 1:5,7:24 (cal:cimento Portland:areia); III. 1:3 e 1:11 (cimento Portland:areia). As amostras dos revestimento analisados apresentam um bom estado de conservação. Exceção feita a algumas amostras retiradas de zonas degradadas nos casos de estudo CVT (1903) e AR49 (1923), que têm contaminação por sais. Para além destes resultados, a caracterização física e mecânica das argamassas, que se encontra em curso, fornecerá dados que completarão e contribuirão para a definição de critérios de compatibilidade dos materiais a usar em eventuais ações de conservação e reabilitação. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Fundação para a Ciência e Tecnologia o apoio concedido através da bolsa de doutoramento SFRH/BD/112809/2015 e dos Projetos DB-HERITAGE, ref. PTDC/EPH-PAT/4684/2014 e CEMRESTORE, ref.: POCI-01-0145-FEDER-031612 e ao LNEC através dos Projetos DUR-HERITAGE e PRESERVe. REFERÊNCIAS [1] Veiga, M. R, Aguiar, J. (2003) Definição de estratégias de intervenção em revestimentos de edifícios antigos. Atas do 1º Congr. Português de patologia e reabilitação de edifícios. FEUP. [2] Arliguie, G., Homain, H. (2007) Grandubé - Grandeurs associeés à la durabilité des bétons, Paris, Presses de l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 437 p., ISBN 978-2-85978-425-6. [3] NP EN 166-2 (2014) Métodos de ensaio de cimentos; pt. 2: Análise química dos cimentos. IPQ [4] Freire, T., Santos Silva, A., Veiga, R., de Brito, J. (2019) Studies in ancient gypsum based plasters towards their repair: Mineralogy and microstructure. Construction and Building Materials 196, p. 512–529. [5] Veiga, R., Santos Silva, A., Martinho, C., Faria, P. (2019) Decorative renders simulating stone of middle 20th century in the region of Lisbon. In HMC 2019 – 5th Historic Mortars Conference, University of Navarra, 19-21 June, 2019, Pamplona. 437 438 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Paredes de tabique submetidas à compressão vertical – Proposta de ensaio in situ e interpretação dos resultados obtidos José Padrãoa,b Departamento de Engenharia Civil da Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu, Viseu, Portugal, [email protected] CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal Rui Silva CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal, [email protected] António Arêde CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal, [email protected] João Miranda Guedes CONSTRUCT-LESE, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, Série III, nº 17 de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. RESUMO Apresenta-se um ensaio de compressão, realizado in situ em paredes de tabique, com o objetivo de determinar, à escala real, a resistência da estrutura do seu tabuado (tábuas verticais e diagonais), principal elemento resistente deste tipo de paredes. O local de ensaio foi um edifício situado no centro da cidade do Porto, que se considera representativo do património edificado antigo corrente desta cidade. A técnica de ensaio foi desenvolvida no Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural (LESE) da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) e o seu set-up foi concebido para ser um sistema modular adaptável às diferentes tipologias de paredes de tabique. Trata-se de um sistema autoequilibrado, isto é, que não introduz ações no edifício onde é utilizado e que aplica, num determinado comprimento, uma carga de compressão uniforme à parede ensaiada. Apresentam-se os dados resultantes do ensaio numa parede de tabique em duas situações distintas: com e sem reboco. PALAVRAS-CHAVE: Paredes de tabique; ensaio de compressão in situ; madeira; comportamento estrutural 439 440 1 INTRODUÇÃO A técnica de ensaio apresentada foi desenvolvida no Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural (LESE) da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) [1] e o seu set-up foi concebido para ser um sistema modular adaptável a diferentes tipologias de paredes de alvenaria, tendo no presente caso sido adaptado ao ensaio de paredes de tabique (PT). O edifício e a PT ensaiada consideram-se representativos do património edificado antigo corrente da cidade do Porto. Apresentava um estado de degradação avançado, nomeadamente nos pisos superiores e nas escadas de acesso (em madeira maciça). A PT possuía um comprimento total de 2,48 m e uma altura livre de 3,5 m. Era uma PT de tabuado duplo, constituída por uma camada de tábuas verticais, com uma espessura de 30 mm, sobreposta a uma camada de tábuas dispostas na diagonal com 15 mm de espessura. As ripas tinham seção retangular com uma espessura de 6 mm. A argamassa de enchimento e revestimento era feita à base de saibro e cal, totalizando uma espessura de cerca de 35 mm. 2 ENSAIO DE COMPRESSÃO IN SITU: SISTEMA, INSTRUMENTAÇÃO E PROCEDIMENTOS Os testes in situ, comparativamente aos de laboratório, têm a vantagem de considerar o comportamento mecânico de PT nas suas condições reais, em particular eventuais degradações materais ou nas ligações que existam. A constituição das PT, nomeadamente a disposição justaposta das tábuas verticais, torna o ensaio facilmente adaptável às suas diferentes tipologias [2, 3]. Esta modularidade permite de, uma forma metódica e consistente, estimar uma das propriedades mais importantes deste tipo de estruturas, a sua resistência a esforços de compressão vertical e, ao mesmo tempo, ao seu comportamento (deformada) para fora do plano por efeito de encurvadura. Os deslocamentos são medidos através de transdutores (dispostos na vertical e na horizontal), colocados nos dois lados da parede. Como se trata de ensaios in situ que têm de ser montados localmente, os equipamentos de ensaio foram idealizados para serem o mais leve e modulares possível. Assim, para o sistema de reação e carregamento foram adotados, pela sua forma e leveza, perfis metálicos da série UPN 200. Como se ilustra na Fig.1 a), os perfis (e consequentemente os módulos) têm 0,50 m de comprimento, podendo atingir um comprimento máximo de 2,00 m através da justaposição de 4 módulos. Os módulos são instalados nos dois lados da parede de tabique e a sua ligação é assegurada pela introdução e aperto de 2 varões de aço roscado por pares de módulos. A verticalidade e planura das tábuas (e/ou do material de revestimento) permite um encosto uniforme e regular dos perfis na parede. Quando submetidos a tensão, os varões criam uma área comprimida entre os dois níveis da parede de tabique ensaiada (Fig.1 b). A colocação de células de carga (com capacidade máxima de leitura de 100 kN) nos varões roscados verticais permite a aquisição contínua da força aplicada em todas as etapas do ensaio. Em cada uma das faces da PT são instalados transdutores de deslocamento (DT), que registam continuamente as deformações verticais e horizontais. A aquisição das leituras, quer das células de carga, quer dos DT, é feita de forma contínua. A configuração do ensaio permite obter a resposta da parede às cargas verticais impostas, nomeadamente a sua resistência e deformabilidade. A carga foi aplicada de forma monotónica e controlada. Os TD´s foram considerados de acordo com a sua posição relativa na parede (por alinhamento), tendo sido agrupados os resultados dos TD’s correspondentes ao mesmo alinhamento da parede em faces opostas. 3 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS OBTIDOS A PT foi ensaiada à compressão para 2 situações distintas: parede com e sem reboco. As Fig. 2 a) e 2b) apresentam os gráficos (força por metro linear vs. extensão vertical, sendo extensões positivas as de compressão) com os resultados obtidos, por TD e considerando os valores médios (a tracejado) por alçado, para as duas situações. A Fig. 2 c) apresenta o gráfico com o valor da carga de compressão (por unidade de comprimento) vs. extensões médias verticais, que permite determinar o módulo de rigidez inicial (i.e. EA, em que é E se refere ao módulo de elasticidade e A à área da seção transversal com 1m de desenvolvimento) da parede nas duas situações avaliadas e que se apresentam na Fig. 2 d). Destas curvas infere-se que a carga crítica das paredes (carga de encurvadura – Pcrit) é aproximadamente igual a 48 kN/m e a 33 kN/m, nos casos com e sem reboco de revestimento (ver Fig. 2d), evidenciando que o reboco contribui em mais 43% para a carga crítica. De forma idêntica, na Fig. 2 d) reportam-se os valores do módulo de rigidez axial (EA), mostrando que o reboco incrementa a rigidez em cerca 40%. Estes ensaios permitiram avaliar as 441 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas características de resistência (cargas críticas) e de rigidez axial vertical da PT, abrindo horizontes para, numa eventual campanha de reabilitação de PT com características e dimensões idênticas, estimar o potencial destas paredes para funcionarem como elementos portantes, principais, ou secundários. (a) (b) (c) (d) Figura 1. Gráfico força vertical vs extensão na parede de tabique: (a) com reboco, (b) sem reboco, (c) gráfico força vertical vs extensão média na parede de tabique e (d) resultados obtidos através dos ensaios 4 CONCLUSÕES A realização do ensaio de compressão in-situ numa PT que utilizando o set-up desenvolvido no LESE mostrou a eficácia e a potencialidade deste sistema neste tipo de ensaios. Os procedimentos do ensaio são de fácil execução e a sua duração é relativamente curta. Apesar de ser a primeira vez que o ensaio foi aplicado neste tipo de paredes, os dois ensaios (parede com e sem reboco) foram realizados no mesmo dia. Verifica-se um acréscimo de cerca de 43% da carga crítica devido ao reboco em relação à parede apenas com a estrutura de madeira. Por outro lado, a rigidez axial apresenta um acréscimo de 40% no caso da parede de tabique com reboco. Como a capacidade de carga das PT é normalmente desprezada, este estudo dá uma ideia da ordem de grandeza da sua contribuição em relação à resistência à compressão vertical. Tomando como referência um edifício de habitação com vãos médios de 4,5 metros, o acréscimo de resistência à ação vertical é de 1,71 kN/m² (valor da ação permanente), em paredes de tabique revestidas com 3 metros de altura. AGRADECIMENTOS Este trabalho foi financiado por: Financiamento Base - UIDB/04708/2020 e Financiamento programático - UIDP/04708/2020 da Unidade de Investigação CONSTRUCT - Instituto de I&D em Estruturas e Construções - financiada por fundos nacionais através da FCT/MCTES (PIDDAC). Os autores agradecem aos técnicos do Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural – LESE pelo apoio na preparação dos ensaios. REFERÊNCIAS [1] Silva, Rui (2019). Mechanical characterization of stone masonry walls of Porto region: experimental and numerial contribuitions. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, PhD Thesis. [2] Padrão J. et al. (2019). Experimental Characterization of Mechanical Behaviour of Existing Tabique Walls Under Compressive and Shear Loading. In: Aguilar R., Torrealva D., Moreira S., Pando M.A., Ramos L.F. (eds) Structural Analysis of Historical Constructions. RILEM Bookseries, vol 18. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-99441-3_61. [3] Padrão, J. et al. (2020). As paredes de tabique em Viseu – Detalhes construtivos e caracterização material. RPEE – Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, série III, n.º 14, pp. 71 a 84. 442 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Metodologia de reabilitação integrada para a proteção da Casa Gandaresa de Mira, Vagos e Cantanhede Alice Tavares CICECO, RISCO - Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Aníbal Costa RISCO – Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro Dina Ramos Departamento de Economia, Gestão, Engenharia Industrial e Turismo da Universidade de Aveiro Carlos Costa Departamento de Economia, Gestão, Engenharia Industrial e Turismo da Universidade de Aveiro Ana Malta Departamento de Economia, Gestão, Engenharia Industrial e Turismo da Universidade de Aveiro Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Al-Madan de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo no livro RESUMO ALARGADO O reconhecimento do turismo como um dos principais veículos de intercâmbio cultural está patente em vários documentos internacionais. A interação deste com o Património tem merecido, desde pelo menos 1976, com a Carta para o Turismo Cultural, especial atenção quer pelo Conselho da Europa, quer pela UNESCO e ICOMOS, tendo sido publicadas desde então orientações que identificam simultaneamente riscos, orientações para estratégias de intervenção e medidas preventivas. O binómio Património & Turismo é uma conjugação difícil, com riscos já identificados por estas entidades internacionais, que apresenta ainda desafios mais exigentes no que concerne ao Património rural, quando este não se enquadra em áreas classificadas com planos de proteção. O reconhecimento do valor cultural das casas-pátio denominadas Casa Gandaresa de Vagos, Mira e Cantanhede (a área geográfica do presente estudo com 679,83 Km2) levou a uma investigação multidisciplinar na Universidade de Aveiro que poderá servir de apoio às estratégias futuras de reabilitação associada a consórcios de promoção turística, tendo por base a cultura Gandaresa e a preservação das Casas Gandaresas. A exploração económica e turística de bens patrimoniais não é por si garantia da sua preservação e valorização duradoura, existindo a nível nacional diversos exemplos negativos, onde a especulação imobiliária e a pressão turística levaram a uma elevada transformação do Património, ao fachadismo e à monofunção turística, esvaziando o Património das suas características originais edificadas e sociais. Havendo a consciência deste risco, a investigação alicerçou a sua base de conhecimento num levantamento/inventário das Casas Gandaresas localizadas nos três concelhos, na caracterização da sua arquitetura e do seu sistema construtivo, bem como definiu linhas de orientação para a reabilitação dos edifícios com base científica. Este é um trabalho que dá sequência a colaborações relevantes para a caracterização da Arquitetura de adobe [1], nomeadamente da região e da sua cultura [2]. Da seleção preliminar realizada com 2.656 casas em 2020 foram consideradas como representativas das Casas Gandaresas originais , 604 Casas, com variações regionais, quer em termos de desenho de fachada, quer de organização interna dos espaços, tendo sido integradas num grupo denominado Grupo 1. Para além disso foram selecionadas dentro de um outro grupo, Grupo 2, as casas recentemente reabilitadas totalizando 209, independentemente do nível de alteração da intervenção, no conjunto dos 3 municípios. Verifica-se que de uma forma geral existe uma distribuição equilibrada pelos 3 concelhos em termos de número de casas Gandaresas, entre 32 e 35%. O que comparativamente ao universo total de edifícios dos censos de 2011 [3] corresponderá a uma distribuição em Vagos – 11,9%, Cantanhede – 5,7 % e Mira – 14,8 %. Tal, representa uma reduzida presença deste Património, para uma região onde esta tipologia de Casas já chegou a ser predominante. O segundo levantamento com um total de 290 casas permitiu verificar uma aposta maior da reabilitação desta tipologia de Casas em Mira e em Cantanhede. 443 444 A presente investigação sobre as casas-pátio – Casa Gandaresa (Fig. 1) - de Vagos, Mira e Cantanhede procura dar um contributo para a caracterização destas Casas e para que as futuras medidas de afetação destas casas-pátio para fins turísticos, atualmente já previstas, sejam intervenções tecnicamente qualificadoras, respeitadoras dos materiais e das técnicas antigas e preservem os valores culturais e patrimoniais (Fig. 2). Figura 1 – Casa Gandaresa (créditos: A. Tavares) Figura 2 – Corte existente / reabilitação A Casa Gandaresa caracteriza-se, na sua tipologia predominante, por ser uma casa-pátio rural com uma fachada com porta ladeada por uma janela de cada lado, existindo ao lado deste conjunto, na mesma fachada um portão de acesso ao pátio. A organização interna corrente da habitação caracteriza-se por uma entrada direta na sala, a qual dá acesso à meia-sala e ao corredor e, deste, a dois pequenos quartos, uma sala de jantar e uma cozinha, com o alpendre a acompanhar estes dois espaços, tendo a cozinha acesso direto do exterior, pela zona do alpendre. O sistema construtivo das Casas Gandaresas é em si igualmente um elemento distintivo da região da Beira Litoral (Portugal), trata-se de uma Arquitetura de terra de alvenarias de adobe de cal, predominantes em Mira e Vagos, partilhando em Cantanhede com uma alvenaria mista de adobe e pedra calcária irregular (alvenaria ordinária). O sistema é complementado com estruturas de vigamento de madeira para a cobertura e para pavimentos, sobretudo pinho nacional e castanho, ou ainda o eucalipto e o pinho manso. Procedeu-se ainda ao levantamento das tipologias predominantes de desenho de fachadas. Em síntese existem 34 desenhos-tipo diferentes de fachada de Casas Gandaresas, apresentando Vagos 24 variantes, Mira 21 variantes e Cantanhede 12 variantes. Dos 34 desenhos-tipo verificou-se que 21 deles representam quase isolados de desenho da fachada. O tipo de implantação predominante do edifício corresponde a uma configuração em “L” (50%), onde o corpo que se estende ao longo do lote é o residencial e o restante, com frente para a rua, o celeiro, eventualmente com adega. A esta configuração junta-se a em “U” (30%) e em “O” (20%), que representam muitas vezes variações evolutivas ao longo do tempo da implantação anterior e cujo segundo corpo ao longo do lote corresponde aos espaços dedicados à função agropecuária. A definição de uma metodologia de reabilitação implica o reconhecimento de partilha de responsabilidades, por um lado, referentes à garantia de maior durabilidade dos edifícios e por outro, ao nível da preservação e valorização do Património edificado. Assim, da análise dos dados recolhidos no terreno que comprometem a preservação das casas-pátio, distinguem-se como necessárias as seguintes ações, para o caso específico das Casas Gandaresas: a) Municípios: introdução de uma inventariação/caracterização das Casas-pátio rurais nos instrumentos de gestão territorial (PDM, ARU, PU); redefinição de perfis de arruamento, de alinhamentos e cérceas e de densidades de construção; redesenho urbano incluindo passeios, cotas de pavimentos CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas exteriores junto das Casas, para não ocultação dos orifícios de ventilação; eficácia de um sistema de drenagem de águas pluviais público; controlo de vibrações no solo, seja por obras seja por veículos pesados junto de edifícios de adobe. b) Proprietários/investidores: compatibilizar a nova função de reuso com o edifício existente procurando manter elevados níveis de autenticidade e integridade; não introduzir alterações sem orientações técnicas; escolher a equipa de projeto e empreiteiro com experiência em intervenções em edifícios de adobe, só esses saberão aplicar a legislação sem destruição. c) Técnicos projetistas e empreiteiros: garantir a compatibilidade de materiais (não usando argamassas cimentícias em construções de adobe); não promover alterações no edifício sem avaliação dos valores patrimoniais e culturais em presença, com especial destaque para preservação do funcionamento estrutural com base em paredes portantes em detrimento da introdução de estruturas porticadas de betão armado ou ainda a substituição das caixilharias antigas, quando existem outras alternativas para se alcançar o conforto térmico e a diminuição de consumos energéticos, por exemplo. De todo o modo é fundamental que existam linhas orientadoras, quer ao nível de manuais de boas práticas, quer ao nível dos regulamentos municipais ou apoio técnico de aconselhamento municipal, para que, em fase anterior a qualquer intervenção, seja feita uma avaliação prévia do estado de conservação, mas também da identificação dos valores patrimoniais e culturais a preservar e só após essa avaliação se devem ponderar quais os usos compatíveis a atribuir aos edifícios, nomeadamente quando se pretende afetá-los a usos turísticos, a refletir nos Planos diretores municipais. É neste sentido que se considera importante implementar uma prévia avaliação dos níveis de autenticidade e integridade dos edifícios para a implementação de uma rede turística qualificada. No que concerne especificamente às estratégias de conservação, estas devem ser definidas tendo em vista a integridade e segurança estrutural da construção, a sua boa funcionalidade, a preservação do seu valor patrimonial e a sua durabilidade. Para assegurar estas condições podem ser tomadas diferentes medidas de conservação, em função do grau de deterioração apresentado pela construção e do uso a dar ao edifício, nomeadamente: Medidas de prevenção; Medidas de reparação; Medidas de reabilitação (reforço). O estudo desenvolveu uma caracterização do sistema construtivo, das anomalias e respetivas causas, que alicerçou propostas para as medidas mencionadas, tendo por base a investigação dos autores no Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro. Foi assim realizado um trabalho de orientações técnicas com suporte científico, identificadas as medidas ao nível do edifício, do planeamento e desenho urbano, para que se consiga atingir uma proteção eficaz deste Património, procedendo-se ao alerta de usos incorretos de materiais e técnicas, apontando-se medidas a usar na inspeção e diagnóstico para melhor ponderação de decisões ao nível prévio do projeto ou durante a fase de projeto. O estudo conclui ainda que existe uma responsabilidade partilhada de ações necessárias quando se pretende alicerçar projetos turísticos em edifícios com características patrimoniais a assumir pelos diferentes agentes, tendo a salvaguarda do Património a sua premissa. PALAVRAS-CHAVE: Casa Gandaresa, adobe, reabilitação integrada, turismo cultural, diagnóstico AGRADECIMENTOS A autora Alice Tavares agradece o apoio financeiro através de bolsa de Pós-doutoramento à FCT, ao MCTES, ao FSE através do Programa Operacional Regional Centro e à UE, bem como ao CICECO e ao RISCO, Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro. REFERÊNCIAS [1] Fernandes M., Tavares A. (2016). O Adobe. Editora Argumentum. ISBN 978-972-8479-95-4. [2] Tavares A., Costa A. (2019). Adobe de cal – material e técnica a redescobrir no rasto da sustentabilidade. O Barreiro, redescobrir a prática comunitária e a importância do adobe de cal, Direção Regional de Cultura do Centro, M Mira, ACCG, pp.88-101. ISBN: 9789892099545. [3] INE (Instituto Nacional de Estatística), Construção e Habitação, Censos habitação, https://www.ine.pt/xportal/ xmain?xpid=INE&xpgid=ine_base_dados (acedido Fev 10, 2021). 445 446 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Cartas Municipais de Património: reflexões no âmbito da revisão dos Planos Diretores Municipais do Porto e Matosinhos Clara Pimenta do Vale1, Teresa Cunha Ferreira2, Rui Fernandes Póvoas3, Joaquim Teixeira4, Carlos Eduardo Barroso5 CEAU - Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] 3 RESUMO A revisão de um Plano Diretor Municipal [PDM] é um momento singular na governação do território de um concelho, no qual se definem as linhas estratégicas que irão enquadrar a generalidade de intervenções públicas e privadas dos anos seguintes, redefinindo-se também os instrumentos de gestão que as irão promover e regular, bem como o orçamento que as suporta. A Carta Municipal de Património tem vindo a ser introduzida nos PDMs como instrumento de inventário e mapeamento de valores patrimoniais, podendo ser também um instrumento operativo a integrar no processo de gestão e planeamento urbano. Tomando como caso de estudo as recentes revisões dos PDMs do Porto e de Matosinhos, propõe-se analisar e discutir os trabalhos desenvolvidos no Centro de Estudos de Arquitectura e Urbanismo sobre as Cartas de Património destes municípios. A abordagem iniciar-se-á pela análise crítica do PDM em vigor, seguindo-se um diagnóstico das questões a contemplar na sua revisão e, por fim, uma síntese das propostas apresentadas para as Cartas de Património do Porto e Matosinhos. Deste modo, discutem-se e confrontam-se os trabalhos desenvolvidos, considerando também as especificidades dos dois municípios. As diferentes experiências, resultantes das distintas características e dinâmicas permitem questionar e discutir as metodologias, a implementação e a operatividade dos instrumentos de gestão, bem como avaliar e discutir convergências e potencialidades comuns. PALAVRAS-CHAVE: Património; Plano Diretor Municipal; Gestão Urbanística; Porto, Matosinhos 447 448 1 INTRODUÇÃO Numa Agenda Urbana hoje fortemente determinada pelos desígnios da sustentabilidade, o património surge como um recurso estratégico para a cidade, e a sua salvaguarda evolui da estrita proteção estática, reguladora ou reativa, para uma visão proativa dos bens patrimoniais como recurso e motor de desenvolvimento sustentável [1]. É nesta abordagem dinâmica e prospetiva do património, entendido como ferramenta operativa no reforço das identidades e na requalificação do ambiente urbano, que aqui se propõe a reflexão sobre as Cartas Municipais de Património do Porto e Matosinhos. Apesar de os primeiros diplomas legais sobre os PDM já determinarem a identificação de bens com valor patrimonial, os PDMs iniciais restringiram-se quase exclusivamente à listagem dos bens classificados, e à sua representação na Carta de Condicionantes. Esta situação tem vindo a alterar-se nas mais recentes revisões dos PDMs nacionais, onde as Cartas Municipais de Património começam a tornar-se a regra, e passam a incluir também a identificação de zonas, imóveis e estruturas ainda sem estatuto de proteção legal. Entendidas como um “documento-processo” dinâmico, integrando inventário georreferenciado, entre outros aspetos, as Cartas de Património são também um instrumento operativo fundamental na hierarquização de prioridades e, assim, no planeamento e gestão urbanística municipal [2]. O município do Porto (cabeça da 2ª maior Área Metropolitana do país que compreende 16 municípios, incluindo Matosinhos) abrange uma área de 41 km2 com 215 000 habitantes [3]. Por seu lado, o concelho de Matosinhos tem uma área de 62 km2 e 174.000 habitantes [3], tendo, portanto, uma densidade populacional significativamente inferior. A análise das Cartas de Património dos dois municípios considerará as respetivas diferenças, não só de importância administrativa como também da história, caraterísticas e valores do legado patrimonial. Os PDMs em revisão remontam a 2006, no caso do Porto, e a 1992 no caso de Matosinhos (com 3 alterações até 2016), correspondendo os mesmos a duas fases distintas do instrumento PDM como definidor de estratégias e de gestão municipal. No caso do PDM do Porto (2006), este já integrava uma “estrutura municipal patrimonial” à imagem dos restantes sistemas urbanos [ex.: ecológico, mobilidade], consubstanciado no instrumento da Carta de Património [4]. Já em Matosinhos, a salvaguarda do sistema patrimonial foi acautelada pela elaboração de Planos Parciais que definiram estratégias para as zonas mais sensíveis, e as atualizações do PDM corresponderam apenas a “parâmetros específicos para adaptação à realidade socioeconómica do concelho” [5], mantendo-se, no respeitante à Salvaguarda Patrimonial, as disposições anteriores. 1.1 Metodologia Depois de uma breve contextualização sobre o âmbito e objetivos dos trabalhos desenvolvidos no Centro de Estudos de Arquitectura e Urbanismo [CEAU] relativos à revisão das Cartas de Património [CP] dos PDMs do Porto e Matosinhos, faz-se uma análise crítica de caraterização e diagnóstico dos planos em vigor, de modo a fundamentar as propostas apresentadas para a sua revisão, orientada para uma melhor gestão e salvaguarda dos “valores patrimoniais” em ambos os municípios. Paralelamente, desenvolveu-se uma análise comparativa das Cartas de Património do Porto e Matosinhos sobre os seguintes parâmetros: i) conteúdo e categorias dos bens patrimoniais, ii) património classificado, iii) ficha de inventário, iv) orientações para a gestão e ações futuras. Esta análise apoiou-se nos diversos suportes que consubstanciam as CP em ambas as cidades: cartografia às escalas 1:10000 e 1:15000, Relatório do PDM, Regulamento do PDM e respetivos anexos [ex: fichas de inventário/caraterização], para além de outros documentos de enquadramento como o REOT [Relatório de Estado do Ordenamento do Território] [6] e documentos internos de inventário. 1.2 Enquadramento e Objetivos No caso do Porto, o relatório sobre “Valores Patrimoniais” realizado pela equipa do CEAU, no âmbito da revisão do PDM do Porto, organizou-se em três fases: i) Relatório Metodológico, ii) Relatório de Caraterização e Diagnóstico [7] e iii) Relatório Complementar de Proposta [8]. Neste quadro, foi solicitada à equipa do CEAU uma revisão crítica (caraterização e diagnóstico) da Carta do Património em vigor (2006), estabelecendo simultaneamente, algumas propostas e orientações para a gestão urbanística no que respeita à salvaguarda de valores patrimoniais. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Relativamente a Matosinhos, a solicitação à respetiva equipa do CEAU teve um caráter distinto. A classificação de bens patrimoniais no PDM era bastante restrita e encontrava-se em curso uma extensa proposta de classificação de Património, executada pelos Serviços Municipais que, contudo, não respondia ao que eram as necessidades estritas da revisão do PDM. O trabalho correspondeu, assim, a uma reavaliação dessa proposta executada pelos Serviços Municipais, e determinou a definição de uma estratégia geral relativamente à Salvaguarda Patrimonial (Relatório Metodológico), que se articulou em i) estabelecimento de zonamentos incluídos no PDM e respetivo regulamento [9], ii) identificação de Bens Imóveis de Interesse Patrimonial (BIIP), incluídos no Relatório do PDM [10], bem como iii) propostas faseadas de novas classificações, proposta de inventariação municipal, incluindo a criação de inventários temáticos e redefinição das fichas de caraterização existentes, este último trabalho suspenso durante a pandemia. As reflexões sobre as duas Cartas de Património apresentadas no presente artigo, pelos limites de espaço do mesmo, não pretendem ser exaustivas, referindo-se apenas a uma seleção das principais questões levantadas nos trabalhos desenvolvidos pelas equipas do CEAU. 2 VALORES PATRIMONIAIS” NOS PLANOS DIRETORES MUNICIPAIS DO PORTO E MATOSINHOS (ENTÃO) EM REVISÃO 2.1 Porto 2.1.1 Caraterização Os “valores patrimoniais” da cidade do Porto identificados na Carta de Património de 2006 e em listagem anexa ao regulamento do PDM (Anexo 1-A), enquadram-se nas seguintes categorias: Imóveis de Interesse Patrimonial (IIP), Áreas de Interesse Urbanístico e Arquitetónico (AIUA), Núcleos e Lugares (NL), Espaços Verdes com Valor Patrimonial (EVVP), Zonas Especiais/Automáticas de Proteção (ZEP/ ZAP) e Zonas/Perímetros de Proteção/Potencial arqueológico (ZOPA/PEPA). Os Imóveis de Interesse Patrimonial (IIP) “correspondem a imóveis que, pelo seu interesse histórico, arquitetónico ou ambiental, devem ser alvo de medidas de proteção e valorização” [11], e localizam-se com maior predominância no núcleo intramuralha do séc. XIV e nas zonas geralmente designadas de expansão Almadina, Reforma Liberal, ou ainda noutros eixos de expansão urbana de inícios do século XX (ex: Avenida da Boavista, Avenida de Fernão de Magalhães, Avenida de Montevideu). Da análise do conjunto dos IIP (atualmente 1324 bens listados no Anexo I do Regulamento do PDM [11] e codificados com nº na Carta de Património e associados a Fichas de Inventário) verifica-se que cerca de 12% (157 bens) do total dos imóveis e bens estão classificados como Monumento Nacional (MN), Imóvel de Interesse Público (IIP) ou Imóvel de Interesse Municipal (IIM; estes últimos apenas correspondentes a 2% dos imóveis). Os Imóveis de Interesse Patrimonial (IIP) são inventariados de acordo com os seguintes valores: arquitetónico (e urbanístico); artístico; paisagístico-ecológico; simbólico, cultural ou social; técnico-científico. Para além da proteção da obra isolada (através de inventário ou classificação individual), existe ainda um grande número de imóveis com proteção legal, nomeadamente aqueles localizados em áreas classificadas como Monumento Nacional (área do Centro Histórico do Porto inscrita na lista do Património Mundial, com 1796 imóveis), Conjuntos de Interesse Público (ex: Avenida dos Aliados), ou em Zonas de Proteção destas áreas ou de bens imóveis classificados. A soma de todas estas áreas abrange uma área considerável da cidade (cerca de 18% da área total do concelho), onde qualquer intervenção em imóvel beneficia de proteção legal estando sujeita a parecer vinculativo da entidade de tutela. 2.1.2 Diagnóstico A Câmara Municipal do Porto dispõe de uma equipa interdisciplinar de técnicos reconhecidamente qualificados nas áreas da história, arqueologia, arquitetura e urbanismo que tem permitido aprofundamento e rigor no que respeita às questões de inventariação e tutela do Património Arquitetónico e Arqueológico. A Carta de Património do PDM do Porto inclui uma diversidade de bens patrimoniais - bens e imóveis, conjuntos, espaços verdes e áreas urbanas - estando o seu inventário em permanente atualização. 449 450 Contudo, o diagnóstico desenvolvido pelo CEAU determinou a necessidade de rever alguns aspetos como: i) a delimitação de algumas áreas (e respetivos critérios de delimitação e de inventariação) de modo a definir uma maior coerência e inter-relação entre as áreas, ii) os critérios de inventariação e iii) algumas orientações para a gestão urbanística. A título de exemplo, as Áreas de Interesse Urbanístico e Arquitetónico (AIUA) nalguns casos foram redefinidas pois correspondiam a áreas demasiado extensas com inclusão de áreas desqualificadas urbanisticamente. Por outro lado, se o inventário dos Imóveis de Interesse Patrimonial (IIP) revela uma abrangência cronológica, tipológica e geográfica, a inexistência de “categorias de bens” dificultava o processo de inventariação e de gestão urbanística. Identificou-se ainda, numa análise ao Inventário de Imóveis de Interesse Patrimonial (IIP), um défice de obras e conjuntos da 2ª metade do século XX (ex: Bairros do SAAL, entre outros), bem como de obras de arquitetura de ‘matriz industrial’ e de ‘matriz rural’ (ex: antigas fábricas; moinhos). Para além disso, se é positivo o facto das Fichas de Inventário se encontrarem codificadas com sigla na Carta do Património do PDM, permitindo a sua consulta, verifica-se, porém, que estas careciam de maior detalhe relativo aos valores que justificavam a sua inventariação, bem como de informação referente ao interior dos imóveis e aos elementos a preservar. 2.1.3 Proposta Na sequência do diagnóstico realizado, foram definidos critérios para a revisão e delimitação de Áreas de Interesse Urbanístico e Arquitetónico (AIUA), Núcleos e Lugares (NL) e Espaços Verdes com Valor Patrimonial (EVVP) identificando, também, as respetivas orientações para a gestão urbanística. No que respeita aos Imóveis com Interesse Patrimonial (IIP), procurou-se definir categorias de bens patrimoniais ancoradas na sua “matriz” - ou seja, “no conjunto de elementos essenciais que, associados e materializados com rigor disciplinar, permitem identificar a obra e respeitar a memória do seu processo histórico” [8] - e, assim, definir os elementos (identitários) a salvaguardar, como suporte à gestão urbanística. O conceito de “matriz” é subjacente à definição de sete categorias de bens patrimoniais: i) Obras de arquitetura com matriz de habitação ou de habitação e comércio; ii) Obras de arquitetura com matriz de equipamentos; iii) Obras de arquitetura com matriz de comércio e serviços; iv) Obras de arquitetura com matriz rural; v) Obras de arquitetura com matriz industrial; vi) Obras de arte de engenharia; vii) Mobiliário urbano e obras de arte pública. Em função de cada categoria, foram definidas orientações para a gestão urbanística. Numa análise, por categorias, da amostra total do património inventariado (1324 imóveis) verifica-se que o grupo predominante é o de “obras de arquitectura com matriz de habitação ou habitação e comércio” (933 imóveis, ou seja, cerca de 70% dos imóveis inventariados), já que corresponde ao elemento de repetição do tecido urbano. Em percentagens inferiores (entre cerca de 1 e 7%) assinalam-se as categorias de “obras de arquitectura com matriz de comércio e serviços” (92 imóveis), “matriz rural” (39 imóveis), “matriz industrial” (33 imóveis), “mobiliário urbano e arte pública” (29 bens) e “obras de arte de Engenharia” (13 imóveis). Considera-se que, pela importância histórica e patrimonial na cidade, estas últimas categorias deverão ser enriquecidas pelos serviços competentes no inventário do património do município. Por fim, relativamente às Fichas de Inventário, propôs-se a sua reformulação no sentido de integrar os critérios de inventariação e os valores identificados, bem como campos específicos relativos à morfo-tipologia, aos sistemas construtivos, ao estado de conservação, a explicitação dos elementos a preservar, entre outros. A integração desta valência materializa o potencial operativo da Carta de Património, integrando a ponderação entre os valores a salvaguardar, os potenciais riscos e as medidas de gestão. Deste modo, será possível obviar operações de demolição do interior dos quarteirões ou dos edifícios (mantendo ou reconstruindo as fachadas), fomentando a preservação do cadastro urbano, da matriz tipo-morfológica (sistema de acessos, circulações verticais, organização interna, etc.), assim como dos materiais e sistemas construtivos que definem a identidade patrimonial de imóveis e conjuntos urbanos. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.2 Matosinhos 2.2.1 Caraterização O Plano Diretor Municipal de Matosinhos em revisão era de primeira geração, publicado em 1992, com alterações posteriores. Correspondia ainda a uma forma menos abrangente de considerar o património, pelo que não incluía uma Carta de Património independente, sendo os edifícios classificados incluídos na carta de condicionantes. Na mesma estavam incluídos 14 imóveis classificados (4 MN, 9 IIP e 1 IIM), existindo a referência a 3 bens sem regime de proteção à data (Padrão da Memória, Casa de Recarei e Casa-Museu Abel Salazar). Entre 2002 e 2019 foram classificados 5 bens (2 MN, 3 IIP) e iniciaram-se os procedimentos de 2 bens, correspondendo a situação à data da revisão do PDM a um total de 19 imóveis classificados e 2 em vias de classificação. A definição de “Conjunto Arquitetónico/Paisagístico a Salvaguardar”, classificado ou não, já tinha sido incluída no PDM de 1992 (Base 2.10 do Regulamento), correspondendo os mesmos a “pequenas quintas solarengas dos séc. XVIII e XIX e quintas de recreio dos fins do séc. XIX, além do conjunto arborizado do Monte de S. Brás” [12] que apareciam marcadas na Planta de Ordenamento. Ao longo dos anos, em vez da revisão do PDM, e como forma de atualizar as formas de atuação e de gestão urbanística, o Município usou como instrumentos preferenciais os Planos de Urbanização (PU) e os Planos de Pormenor (PP) – 13 planos no total. Alguns destes planos serviram também para a identificação de elementos com valor patrimonial, de uma forma mais abrangente, mas com estratégias distintas dependendo da época e tipo do plano (PU ou PP) e da zona do território do concelho (consolidada ou em consolidação). A título de exemplo, nos 13 quarteirões que integravam o Plano de Urbanização dos Quarteirões Norte da Avenida da República foram identificados 94 edifícios a salvaguardar e 22 edifícios de enquadramento patrimonial. 2.2.2 Diagnóstico A Câmara Municipal de Matosinhos dispõe de uma Comissão de Património, Arqueologia e História (CPAH), constituída por arquitetos e arqueólogos, que procedeu, ao longo dos últimos anos, a uma identificação e recolha sistemática de estruturas e edifícios com interesse para a matriz cultural do concelho, passíveis de um processo de classificação ou inventariação. Em 2016 foi iniciado um procedimento de classificação, como Interesse Municipal [13], para três das Uniões de Freguesias (7 das antigas 10), que incluía 183 imóveis e 514 conjuntos, que, entretanto, caducou. O processo de revisão do PDM e a necessidade da definição de um enquadramento global ao nível de salvaguarda patrimonial para o município determinaram a necessidade de uma alteração de procedimentos, e foi nesse contexto que a equipa do CEAU foi integrada. Ao contrário do Município do Porto, o que se pretendia não era uma revisão da Carta de Património do PDM anterior, mas a definição de uma estratégia de inventariação e classificação dos bens, em estreita articulação com as equipas municipais da CPAH e da revisão do PDM. O diagnóstico desenvolvido pelo CEAU identificou a necessidade i) de estabelecer níveis distintos de inventariação/proteção, e de fases de implementação, ii) de estabelecer critérios de registo/inventariação/classificação, iii) de reestruturar as categorias morfo-tipológicas do inventário existente, e de iv) adequar os instrumentos de gestão urbanística aos níveis de registo/inventário. 2.2.3 Proposta O ponto de partida para o trabalho, como referido, não foi o PDM de 92, pela sua distância e formulação inicial, mas o universo combinado do PDM, PUs e PPs, e principalmente do levantamento feito pela CPAH, já em base georreferenciada, e respetivas fichas. O trabalho realizado dividiu-se em duas fases, i) a primeira estritamente ligada com o processo de revisão do PDM e ii) a segunda, de proposta de um conjunto de edifícios cujo processo de classificação seria iniciado em breve prazo e de um outro conjunto que deveria ficar registado na plataforma municipal. Ficou suspensa uma previsível terceira fase, correspondendo à implementação de estratégias de reconhecimento e valorização do património municipal, incluindo a operacionalização de inventários temáticos. 451 452 No contexto de revisão do PDM (Salvaguarda Patrimonial), e por forma a garantir a preservação de imóveis que não dispunham de proteção legal, foi proposta a delimitação de zonas de conservação, que pelos seus valores de memória, autenticidade, paisagístico, artístico e técnico deveriam ser alvo de uma maior atenção na gestão urbanística, tendo sido divididas em Núcleos e Lugares (NL) e em Malhas e Eixos Urbanos (MEU), sendo a definição das formas de atuação em cada um dos tipos incluídas no regulamento do PDM [9]. Do ponto de vista do estabelecimento das bases para a definição da estratégia municipal para a gestão futura das salvaguardas patrimoniais foi publicado, no relatório do PDM, uma planta com a identificação de edifícios que seriam alvo de i) processos de classificação de nível nacional e municipal, alguns, entretanto já encetados ii) proposta de inclusão em inventários temáticos municipais, a desenvolver posteriormente como produtos culturais. 3 ANÁLISE COMPARADA Os PDMs do Porto e Matosinhos (atualmente em revisão) correspondem a gerações distintas, facto que se reflete nos instrumentos e na sistematização da informação que continham, tendo a comparação de ser estabelecida entre a Carta de Património do Porto, e as Cartas de Condicionantes e de Ordenamento de Matosinhos. No caso do Porto, a Carta de Património assume o respetivo inventário como uma “listagem aberta” em permanente atualização, sendo reconhecida como um instrumento territorial, integrador das várias categorias de “valores patrimoniais”. Matosinhos, por sua vez, está perante um universo bastante mais restrito, quer em termos de imóveis identificados, como já vimos, quer em termos dos elementos do PDM que definem as salvaguardas patrimoniais. Em termos de conteúdo, em ambos os municípios se verifica uma listagem de bens patrimoniais, estando esta anexa ao regulamento do PDM (Porto) e de uma listagem na Carta de Condicionantes (Matosinhos), suportada, no primeiro caso, pelas respetivas fichas de caraterização individuais com os bens representados cartograficamente, em planta específica - Carta de Património, e, no segundo caso, apenas na Carta de Condicionantes, sem fichas. Neste caso, um trabalho paralelo de inventário de valores patrimoniais foi elaborado ao longo de vários anos, incluindo fichas de caraterização. As revisões propostas, pelo distinto ponto de partida, têm também níveis de definição distintos. No caso de Matosinhos, a impossibilidade de se estabelecerem ónus sem contrapartidas determina que não possam ser integrados na Salvaguarda Patrimonial edifícios que não estejam à data classificados ou em vias de classificação, sendo o único veículo possível de salvaguarda patrimonial, as normas de atuação que se estabelecem para os Núcleos e Lugares e para as Malhas e Eixos urbanos, no regulamento do PDM. No que respeita à ficha de inventário ou de caraterização, sendo o documento base de todo o inventário, deve ser o mais abrangente e explícita possível, sob pena de qualquer omissão derivar numa potencial ameaça para os valores a preservar. Assim, para além da informação de cariz mais geral referente à sua localização e identificação, deverá, desejavelmente, integrar todos os elementos que concorram para assegurar que os valores sob os quais o bem foi designado como detentor de valor patrimonial sejam identificados, em todas as suas dimensões, assim como as respetivas orientações para a sua gestão [2]. Deste modo, as Fichas de inventário, em ambos os casos, Porto e Matosinhos, carecem de maior detalhe, designadamente na definição dos critérios que estão na origem da sua avaliação e da consequente identificação dos elementos que devem ser preservados. Por fim, importa sublinhar que os valores patrimoniais identificados em ambos os municípios em análise referem-se não apenas à obra edificada ou arqueológica, mas também aos conjuntos e áreas de interesse patrimonial; e é nesta visão alargada – dos imóveis aos conjuntos, do construído ao natural, do material ao imaterial –, que deve ser entendido o legado patrimonial das cidades do Porto e de Matosinhos. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS Num contexto global marcado por um consumo de recursos sem precedentes, a salvaguarda do património construído é um desígnio não só cultural, mas também social, económico e ambiental. Deste quadro, conforme definido na Recomendação sobre a Paisagem Histórica Urbana [14] é desejável que os recursos patrimoniais sejam integrados nos modelos de desenvolvimento urbanístico. Assim, no atual contexto de grande pressão urbanística determinada pelo incremento da especulação imobiliária e dos fluxos turísticos, instrumentos integradores como as Cartas Municipais de Património revelam-se fundamentais para uma proativa prevenção dos potenciais riscos, e de fomento de uma mais adequada preservação dos recursos patrimoniais, em articulação com as políticas de desenvolvimento urbano [2]. Propõe-se, nos dois estudos sucintamente apresentados, um entendimento atualizado e abrangente do conceito de património - do monumental ao corrente, do urbano ao rural, do edifício aos conjuntos e áreas, do tangível ao intangível – assente numa visão sistémica e integradora das suas múltiplas estratigrafias como suporte identitário das comunidades [1]. Contudo, em ambos os estudos ressalta a necessidade de rever continuamente os seus “valores patrimoniais” (áreas, bens e imóveis) fruto dos acelerados processos de transformação urbana. Num momento de grande vulnerabilidade como o atual, a adoção de atitudes mais proativas e holísticas sobre todos os recursos, e em particular o património cultural, são cruciais na demanda por um desenvolvimento mais sustentável das cidades e do território. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Câmaras Municipais do Porto e Matosinhos por toda a documentação e esclarecimentos disponibilizados, e sem os quais este estudo não teria sido possível. Trabalho subsequente cofinanciado por fundos nacionais através da FCT, no âmbito do projeto UIDB/00145/2020_CEAU. REFERÊNCIAS [1] Ferreira, T. C. (2018). Sobre a Paisagem Histórica Urbana do Porto: nota introdutória. In T. C. Ferreira, R. F. Póvoas, & F. B. Fernandes (Eds.), Fórum do Porto: Património, Cidade, Arquitetura (pp. 19-23). Porto. [2] Silva, A. T., & Ferreira, T. C. (2018). Cartas Municipais de Património: do inventário ao instrumento de gestão. Paper presented at the PNUM 2018: A Produção do Território: Formas, Processos, Desígnios Urban Morphology in Portuguese Speaking Countries, Porto, FAUP. [3] Pordata. (2018). População residente, estimativas a 31 de Dezembro. Retrieved from https://www.pordata.pt/Municipios/ Popula%C3%A7%C3%A3o+residente++estimativas+a+31+de+Dezembro-120 [4] Câmara Municipal do Porto. (2005). Relatório do PDM. Vols. 1 e 2. In (Vol. Vols. 1 e 2). Porto: Câmara Municipal do Porto. [5] Município de Matosinhos. (2014). Aviso n.º 3139/2014. Alteração parcial ao Regulamento do PDM — Atualização de parâmetros específicos para adaptação à realidade sócio económica do concelho. In. Lisboa: Diário da República, 2.ª série n.º 42, 28 de Fevereiro. [6] Câmara Municipal do Porto. (2014). Relatório de Estado do Ordenamento do Território - Sumário Executivo (Direção Municipal de Urbanismo. Departamento Municipal de Planeamento Urbano. Divisão Municipal de Planeamento e Ordenamento do Território). In. Porto: Câmara Municipal do Porto. [7] Fernandes, F. B., Ferreira, T. C., Póvoas, R. F., & Tavares, L. (2018). Estudo de Caracterização e diagnóstico sobre o tema “Valores Patrimoniais” no âmbito da revisão do Plano Director Municipal do Porto. Relatório de Caraterização e Diagnóstico. In. Porto: CEAU. [8] Fernandes, F. B., Ferreira, T. C., Póvoas, R. F., & Tavares, L. (2018). Estudo de Caracterização e diagnóstico sobre o tema “Valores Patrimoniais” no âmbito da revisão do Plano Director Municipal do Porto. Relatório Complementar de Proposta. In. Porto: CEAU. [9] Câmara Municipal de Matosinhos. (2019). Revisão do PDM de Matosinhos. Regulamento 1-A. In. Matosinhos: CMMatosinhos. [10] Câmara Municipal de Matosinhos. (2019). Revisão do PDM de Matosinhos. Relatório 1-B. In. Matosinhos: CMMatosinhos. [11] Município do Porto. (2012). Aviso n.º 14332/2012. 1.ª Alteração ao Plano Diretor Municipal do Porto. In. Lisboa: Diário da República, 2.ª série n.º 207, 25 de Outubro. [12] Câmara Municipal de Matosinhos, & Centro de Estudos da Faculdade de Arquitectura /UP. (1991). Município de Matosinhos. Plano Director Municipal. Relatório. In. [13] Município de Matosinhos. (2016). Anúncio n.º 147/2016. Abertura de procedimento de Classificação do Património Cultural imóvel (…) de interesse municipal. In. Lisboa: Diário da República, 2.ª série n.º 114, 16 de Junho. [14] UNESCO. (2011). Recommendation on the Historic Urban Landscape. In. Paris: UNESCO. 453 454 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tipologias Estruturais dos Tetos em Estuque Portugueses. Estado da Arte e Relevância para a Reabilitação e Restauro Rebecca Reis Universidade Católica Portuguesa, Escola das Artes, CITAR. Porto, Portugal, [email protected] Martha Tavares Universidade Católica Portuguesa, Escola das Artes, CITAR. Porto, Portugal, [email protected] Eduarda Vieira Universidade Católica Portuguesa, Escola das Artes, CITAR. Porto, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Pedra & Cal nº 70, versão online em: www.pedraecal.org, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. 1 INTRODUÇÃO O conhecimento sobre os estuques encontra-se bastante dificultado, tanto pela ausência de informações sobre a produção dos estuques anteriores ao século XVIII, como pela desvalorização dos revestimentos de estuque, em comparação com a talha e o azulejo [1-4]. A estrutura é um ponto-chave para qualquer construção ou elemento construtivo, motivo pelo qual é fundamental dominar suas propriedades físicas e químicas, estruturais e mecânicas, para garantir sua preservação. Dessa forma, esse estudo visa fornecer uma revisão bibliográfica abrangente sobre o conhecimento disponível atualmente, que aborde a temática das tipologias das estruturas dos tetos em estuques portugueses produzidos entre os séculos XVII-XX, uma vez que esses conhecimentos podem fornecer aos profissionais de reabilitação e do restauro informações importantes e contribuir com a produção de novas pesquisas que contemplem o conhecimento histórico, técnico e construtivo ainda em falta. 2 ESTADO DA ARTE Em Portugal, o tema dos estuques começou a ser estudado por Flórido de Vasconcelos em 1959, que chamou atenção para a relevância dessa arte decorativa [2]. Contudo, foi apenas a partir dos anos 2000 que começaram a ser produzidos os trabalhos de que dispomos atualmente. Tal fato possibilitou termos acesso a diversos trabalhos na área, voltados para questões como o estudo histórico-artístico dos estuques [2,3,6,9], técnicas de execução [4,7,10], anomalias [11,12] e preservação [1,13-15]. Ao longo da investigação constatou-se que os autores vêm abordando diferentes aspectos sobre a produção desses revestimentos, porém, independentemente do enfoque dos trabalhos, nota-se uma tendência nas pesquisas em abordar conteúdos referentes às camadas de gesso e cal [4-7]. Apenas em trabalhos voltados para o estudo das estruturas de madeira dos tetos ou em manuais da construção civil, que não têm como foco a compreensão dos revestimentos de estuque [16], é que se consegue encontrar informações mais aprofundadas sobre as estruturas dos forros [17]. 455 456 2.1 As estruturas O sistema estrutural, que suporta e estabiliza os forros em estuque, desenvolveu diferentes tipologias ao longo de sua história. Apenas três trabalhos focados no estudo e compreensão dos estuques descrevem algumas das tipologias estruturais dos forros de estuque [2,3,5]. Contudo, os capítulos que se referem aos suportes contêm essencialmente a mesma informação, devido a terem utilizado a mesma fonte de referência [9] sem expandir a investigação para complementar a informação. De todos os trabalhos estudados, o que melhor esclarece os fundamentos a respeito das tipologias dos suportes é o de Carlos Martins (2008) [16], em que são desenvolvidas noções sobre a estrutura como um todo, tanto a estrutura dos tetos como a dos telhados. O autor ainda acrescenta tipologias que não haviam sido comentadas anteriormente e descreve de forma muito mais aprofundada cada suporte, em comparação aos demais trabalhos [16]. Por fim, nota-se que apesar da existência de trabalhos que esclarecem características referentes às diversas tipologias estruturais dos tetos de madeira, falta ainda uma ligação com as investigações voltadas para os forros de estuque propriamente ditos. Os trabalhos orientados para o estudo das estruturas não são mencionados em nenhum dos trabalhos que incidem nos estuques, mesmo aqueles que incluem descrições sobre as tipologias dos forros de estuque. 2.2 Tipologias estruturais Sendo assim, a noção mais comumente mencionada em diversas publicações refere-se à dependência (solidárias) ou independêcia (desligadas) das estruturas dos forros estucados, aos pisos ou coberturas, introduzindo, assim, uma classificação para as tipologias estruturais [5,7,17]. No caso das estruturas solidárias, o revestimento do teto é aplicado diretamente sobre a estrutura do pavimento do piso superior, podendo, em casos mais tradicionais, ser fasquiado e sobre o fasquio receber o revestimento por estuque ou, em casos mais modernos, utilizar diretamente as placas de estafe. Justamente por utilizar a estrutura pré-existente dos tetos ou pavimentos superiores, constituem um tipo de solução mais económica e de mais fácil execução [5,7,17]. Dentre as tipologias de caráter Solidária, são apresentadas variações como os tetos de abobadilha, que alguns autores apresentam como sendo de estrutura simplificada [5,7,17]. Mas também há autores que descrevem suportes bastante complexos para atender esse tipo de formato [18]. Já no que consiste às variações tipológicas de caráter Desligado, o sistema de fasquiado era fixado a uma estrutura de madeira independente do vigamento do piso ou da cobertura [5,7]. A vantagem desses casos era impedir ou atenuar a transmissão de vibrações, ruídos ou cargas do piso superior, garantindo uma maior preservação do suporte, além de facilitar a ventilação [5]. As tipologias que esses trabalhos apresentam como sendo de caráter Independente [5,7] são os tetos de vigamento em esteira ordinária, onde as vigas são dispostas na direção dos menores vãos. Em seguida, são mencionadas tipologias de masseira e sanqueados, que apenas diferem das esteiras ordinárias no encontro entre o teto e a parede, onde são aplicadas vigotas, que conferem a esses tetos um acabamento chanfrado no caso dos tetos de masseira ou, no caso dos tetos sanqueados, essas vigotas têm formato arqueado na face voltada para o interior. Além disto, existem também os tetos de esteira engradada, utilizada para casos em que não é possível a utilização de grandes vigas [5,7,17]. A essas tipologias, podemos acrescentar mais algumas, mencionadas por Martins na sua pesquisa, mas que são classificadas de forma diferente. A organização é feita de acordo com o formato, entre as que são estruturas divididas por número de águas, abobadadas, cúpulas, de esteira e mistas [16]. Acrescenta-se, assim, tipologia como a denominada “teto de masseira quadrangular”, que é feita com quatro águas e rincão singelo. Existem também os suportes do tipo “tetos de masseira oitavados”, os quais, como o próprio nome leva a crer, possui oito águas [16]. Referente às tipologias abobadadas, tratam-se de abóbadas falsas, ou seja, “abrange apenas aquelas que sustentam apenas o seu peso, não tendo qualquer função estrutural no edifício”[16]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Já as tipologias de cúpulas, “surgem como uma variação construtiva das abóbadas, mas aplicadas normalmente sobre divisões circulares, hexagonais, octogonais, etc., isto é, plantas que tem por base um círculo” [16]. O autor também descreve e caracteriza as tipologias de esteira simples, de masseira e sanqueada, mas acrescenta a esteira sanqueada circular, que segue as técnicas e características da esteira sanqueada tradicional, sendo aplicada sobre um compartimento de planta circular, apresentando, para isso, pequenas alterações, como o frechal em que a estrutura assenta, assim como as vigas que circundam a esteira plana, que apresentam a forma circular [16]. A última tipologia para forros descrita é uma combinação das anteriores, denominada Esteira Mista. Os sistemas construtivos apresentados anteriormente, possibilitam, através da sua combinação, inúmeras possibilidades de concepção de novas estruturas para tetos [16]. Cabe, por fim, destacar apenas que, apesar de a investigação sobre os tetos portugueses de Martins complementar demais trabalhos, não é feita qualquer relação com o sistema de revestimento do estuque presente no teto [16]. A compreensão da estrutura dos tetos em estuque só é realmente alcançada quando percebemos como esta estrutura se liga, não apenas entre os próprios elementos que a constituem, mas também com as camadas de gesso que suporta. 3 CONCLUSÕES Identifica-se, assim, uma carência quanto a um trabalho que contemple noções sobre os suportes dos tetos estucados, que se debruce na identificação de suas características e compreenda a dinâmica do sistema estrutural, a relação entre os elementos e materiais que o constituem, bem como os tipos de ligação entre os suportes e as camadas de gesso, além de esclarecer e sistematizar as principais anomalias. Este conhecimento sobre o sistema construtivo dos tetos estucados é sem dúvida de grande importância para a reabilitação e o restauro dessa arte decorativa. REFERÊNCIAS [1] Cotrim, H. (2004). Reabilitação de Estuques Antigos. Lisboa: Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa. Dissertação para Obtenção do Grau de Mestre em Costrução. [2] Mendonça, I. (S.D.). Estuques Decorativos em Portugal – do Manuelino ao Neoclássico. S.L.: Instituto de História da Arte, Faculdade de Ciências Sociais da Universidade Nova de Lisboa. [3] Silveira, P., Veiga, R., Brito, J. (2001). Estuques Antigos – Evolução Histórica. S.L.: S.N. [4] Silva, H. (2006) Giovanni Grossi e a Evolução dos Estuques Decorativos no Portugal Setecentista. Lisboa: Faculdade de Letras da Universidade de Lisboa. Dissertação de Mestrado em Artes, Património e Restauro. [5] Pereira, M. E. (2010). Reabilitação de Tetos Estucados Antigos. Porto: Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. [6] Vieira, E. (2002). Técnicas tradicionais de estuques e de pintura de Fingidos no norte de Portugal: contributo para o seu estudo e conservação. S.L.: Universidade de Evora. Dissertação de Mestrado em Recuperação do Património Arquitetónico e Paisagístico. [7] Silveira, P. (2002). Tectos Estucados Sob Fasquias ou Abóbadas em Edifícios Antigos: Caracterização Construtiva. S.L.: S.N. [8] Mendonça, I. (2014). Estocadores de ticino na Lisboa Joanina. Lisboa: S.N. [9] Costa, L. (2014). Património Escondido: Preservação dos Estuques do Porto. Porto: Universidade Lusíada. Dissertação de Mestrado em Arquitetura. [10] Santos, R. (2017). Caracterização de Revestimentos de Tetos antigos com base em gesso contributo para sua conservação. Lisboa: Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa. Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil. [11] Silveira, P., Veiga, R., Brito, J. (2002). Patologias de Estuques Antigos. S.L.: S.N. [12] Silveira, P., Veiga, R., Brito, J. (2002). Eflorescências em Estuques Antigos. S.L.: S.N. [13] Cotrim, H. Veiga, R., Brito, J. (2005). Reabilitação de Tectos Estucados. S.L.: S.N. [14] Cotrim, H. Veiga, R., Brito, J. (2003). Metodologia para Internvenção de Estuques Antigos. S.L.: S.N. [15] Tavares, M. (2009). A Conservação e o Restauro de Revestimentos Exteriores de Edifícios Antigos. Lisboa: Faculdade de Arquitetura da Universidade do Porto. Tese de Doutoramento em Arquitetura. [16] Martins, J. C. (2008). Tectos Portugueses do sec. XV ao sec.XIX. Lisboa: Universidade Tecnica de Lisboa - Instituto Superior Tecnico. [17] Costa, F. (1955). Enciclopédia Prática da Construção Civil - Tetos Diversos. Lisboa: Potugália Editora. [18] Quagliarini, E., Lenci, S., Seri, E. (2011). On the damage of frescoes and stuccoes on the lower surface of historical flat. Ancona: Journal of Cultural Heritage. 457 458 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Reflexão sobre as vedações no Vale do Baixo Tâmega Jorge Pinto UTAD e C MADE, Vila Real, Portugal, [email protected] Cristina Reis UTAD e CONSTRUCT Manuel Braz Cesar IPB e CONSTRUCT Ricardo Bento UTAD e CETRAD RESUMO Em Portugal, o recurso a uma vedação para limitar fisicamente uma propriedade é uma solução construtiva recorrente. Esta realidade aplica-se tanto a um terreno para construção de uma habitação unifamiliar, a um lote industrial, a um terreno agrícola, a uma autoestrada ou a uma linha férrea, entre outas possibilidades. A construção da vedação pode ser de forma muito variada e as regras Municipais para esse efeito nem sempre são detalhadas e uniformizadas. Neste trabalho pretende-se fazer uma breve reflexão sobre esta temática no caso do Vale do Baixo Tâmega, Portugal. Um levantamento sobre as diferentes soluções aplicadas e uma análise sobre o impacto destes elementos construtivos na paisagem vinhateira do vinho verde serão alguns dos resultados que se pretendem partilhar. Será dada ênfase às soluções tradicionais de vedação aplicadas nesta região com o objetivo de as valorizar. Acredita-se que o exposto neste documento poderá dar um contributo para a preservação de uma paisagem de uma região que é um bem público. As ilações aqui extraídas poderão ser pistas de alerta para possíveis futuros danos deste tipo de bem público noutras regiões. PALAVRAS-CHAVE: Vedações; Paisagem; Soluções construtivas tradicionais; Vale do Baixo Tâmega 459 460 1 INTRODUÇÃO As vedações são elementos construídos de uma propriedade. Tendem a ter um elevado desenvolvimento e localizam-se nos limites do terreno de uma propriedade. Como tal, são um dos elementos construídos de maior visibilidade. Como elemento construído, este dispõe de uma componente estrutural, de uma componente construtiva e de uma componente de acabamento. Existem diversas tecnologias construtivas de vedações. Estes sistemas construtivos visam salvaguardar uma propriedade de intrusos e assegurar privacidade. Para o efeito, estes devem ser construídos de forma a alcançar estes objetivos. Geralmente, os transeuntes que se desloquem, de forma pedonal ou rodoviária, nos arruamentos têm como vista, à cota de visão, as vedações das propriedades. Este facto mostra que as vedações podem ter um grande impacto visual e, por isso, deve haver um maior cuidado no seu processo de construção. Paralelamente, tal como foi referido anteriormente, as vedações podem ter um desenvolvimento acentuado e, como tal, poderão ter um grande impacto na paisagem do lugar no sentido de a desfavorecer e de a descaracterizar [1-3]. Tendo em conta o exposto e tendo em conta que numa construção, a vedação não tende a ser um elemento construtivo de destaque quer a nível de projeto, quer a nível de licenciamento e quer a nível de construção, este trabalho tem como principal objetivo fazer uma breve reflexão sobre esta temática subordinada à área geográfica do Vale do Baixo Tâmega. As ilações extraídas desta reflexão poderão, por sua vez, ser extrapoladas para outras regiões. Desta forma, também se pretende dar um contributo para a salvaguarda do património construído em ambiente rural do interior Norte do país e para a preservação da respetiva paisagem, que terá que ser também um bem que deverá ser ainda mais valorizado diretamente em todas as fases do processo de construção. Deste modo, este trabalho está divido em cinco partes. Para além desta nota introdutória, esta temática será contextualizada de modo a descrever de forma muito sucinta a área geográfica de estudo e a vincar as preocupações identificadas anteriormente. Depois, será realizada uma breve descrição sobre os diferentes tipos de sistemas construtivos de vedação mais marcantes na região. A descrição dos sistemas de vedação tradicionais da região será a etapa seguinte. Nesta fase, tenta-se dar um apontamento a diversos aspetos subjacentes às vedações tais como os detalhes construtivos, as patologias, as soluções de reabilitação e as soluções contemporâneas, a vedação com habitat natural e os pórticos e portões. Finalmente, serão tecidas algumas conclusões. 2 CONTEXTUALIZAÇÃO O Vale do Baixo Tâmega encontra-se no sopé da serra do Marão e, por isso, na fronteira entre o Douro Litoral e Trás-os-Montes e Alto Douro. Face à diferença de cotas existente entre este vale e o topo da serra, o Marão funciona como um escudo aos ventos vindos de Espanha. Por sua vez, a influência climatérica do oceano Atlântico no interior tende a esbarrar-se aqui. O Vale do Baixo Tâmega é forjado pelo serpentear do rio Tâmega que caminha vagarosamente para o rio Douro e, que nesta parte do trajeto, já acumula um grande volume de água. Aqui, as margens do rio Tâmega são pautadas por terrenos de inclinações acentuadas onde a pedra de granito vigora. A margem direita, exposta a nascente, é mais sombria do que a margem esquerda, que por estar orientada a poente é mais solarenga. O pinheiro bravo, o pinheiro manso, o castanheiro [4], o carvalho e o eucalipto são algumas das espécies arbóreas de maior porte que abundam por aqui. Por sua vez, as mimosas, as giestas, os tojos e as urzes tendem a preencher os espaços mais rasteiros. Trabalhar estas terras não é fácil dada a relevância da inclinação e o afloramento do granito. À semelhança da região do Douro, também aqui os socalcos parecem ser a solução técnica mais eficiente para se dispor de terreno horizontal lavrável. Grandes muros de pedra de granito são construídos para campos de cultivo e estradas. A vinha e o milho são as culturas de eleição. A Fig. 1 mostra alguns apontamentos da paisagem rural deste vale. Importa referir que nesta figura a paisagem se encontra despida por ser janeiro. Durante os meses de primavera e de verão o verde torna-se mais intenso e durante os meses de outono a cor ocre predomina. 461 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas a) Vilarinho b) Vila Boa de Tires c) Vila Boa de Quires Figura 1. Apontamentos de paisagem rural do Vale do Baixo Tâmega No Vale do Tâmega prevalece a necessidade de se limitar fisicamente a propriedade no sentido de salvaguardar este bem e de criar privacidade. Geralmente existe quase uma liberdade absoluta no que diz respeito à escolha do tipo de vedação de um terreno, quer a nível técnico, quer a nível estético. No entanto, esta possibilidade pode resultar numa elevada heterogeneidade estética que poderá prejudicar o lugar e, em particular, a paisagem do lugar. Para ilustrar esta situação mostra-se na Fig. 2a) um exemplo de uma rua com uniformidade de vedação e na Fig. 2b) um exemplo de uma rua com uma elevada heterogeneidade de soluções de vedação. a) Estrada com vedação uniformizada b) Estrada com vedações diferenciadas Figura 2. Diferentes graus de heterogeneidade de estilos de vedação Paralelamente, a fotografia que se mostra na Fig. 3 reflete o impacto nefasto que as vedações podem ter na paisagem de um lugar. Figura 3. Exemplo de impacto da vedação na paisagem A dimensão da vedação, a solução tecnológica, o acabamento e a cor são alguns dos aspetos técnicos que poderão afetar o impacto negativo de uma vedação na paisagem. Importa ainda acrescentar que existe a solução sem vedação. Neste caso, a propriedade ou o imóvel confronta diretamente com a via pública. Esta possibilidade é muito menos frequente que as soluções referidas anteriormente e tende a acontecer preferencialmente no centro dos aglomerados urbanos. A Fig. 4 ilustra esta possibilidade, quer num caso de construção antiga (Fig. 4a)), quer num caso de construção recente (Fig. 4b)). 462 a) Construção antiga b) construção moderna Figura 4. Inexistência de vedação 3 TIPOS DE VEDAÇÃO 3.1 Vedações naturais Neste contexto, considera-se que o elemento físico da vedação é à base de um material natural tal como um talude de terra (Fig. 5a)), uma vedação arbórea (Fig. 5b)), pedra (Fig. 5c)), um curso de água (Fig. 5d)), entre outras possibilidades. O processo de construção destes elementos físicos naturais poderão ser puramente naturais ou de origem do engenho do homem. a) Talude de terra b) Vedação arbórea c) Pedra natural d) Curso de água Figura 5. Vedações naturais 3.2 Vedações construídas Neste caso, considera-se que o sistema de vedação é à base de materiais de construção industrializados. Nesta região, observa-se que este tipo de vedação construída prevalece. A variabilidade de soluções técnicas e estéticas é imensa. Cada propriedade tende a apresentar uma solução específica e, por vezes, até mais do que uma. Este facto resulta que uma via pública seja ladeada, em ambos os contornos, por uma quase explosão de barreiras visuais diferenciadas. Como tal, irá ilustrar-se nos pontos 3.2.1 e 3.2.2 alguns exemplos destes tipos de sistemas de vedação. Para o efeito, considerou-se dois grupos de soluções designadas por vedações opacas e vedações permeáveis. As vedações opacas são aquelas que funcionam como uma barreira visual impedindo que seja possível observar o interior da propriedade ao nível do arruamento e as vedações permeáveis são as que não funcionam como barreiras visuais. 3.2.1 Vedações opacas As vedações opacas são soluções correntes nesta região e podem ser construídas de forma muito variada. Para ilustrar este facto, a Fig. 6 mostra três possibilidades frequentes. No caso da Fig. 6a), na vedação existente no lado direito do arruamento, optou-se por construir uma vedação formada por pilares de betão armado e alvenaria de blocos de betão, que foi rebocada com argamassa de cimento e pintada. Já na Fig. 6b) optou-se por construir a vedação com um soco de blocos de betão, prumos metálicos e chapa metálica lacada. Por sua vez, a vedação da Fig. 6b) foi construída com pilares de pedra de granito, 463 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas com alvenaria de pedra de granito e com um remate superior de chapa metálica pintada. Nestes casos, a vedação atinge uma altura aproximada de 1.6 m, correspondente aos limites impostos pelas Câmaras Municipais. Através desta Fig. 6 é facilmente percetível que as vedações protegem as propriedades do acesso de animais e pessoas e funcionam também como barreiras visuais. Os proprietários têm a liberdade de optar pela técnica construtiva, pelos materiais de construção e pelos acabamentos e cores. a) Alvenaria de blocos e pilares de betão armado b) Soco de alvenaria de blocos e chapa metálica c) Alvenaria de pedra de granito e chapa metálica Figura 6. Exemplos de vedações opacas construídas 3.2.2 Vedações permeáveis No que diz respeito às vedações permeáveis, estas são geralmente construídas com rede e prumos. Existem diversos tipos de rede e de prumos. Em relação aos prumos, estes tendem a ser metálicos (Fig. 7a)), de betão armado (Fig. 7b)), de pedra (Fig. 7c)), de madeira (Fig. 7d)). Em princípio, a rede é aramada a arames dispostos horizontalmente. Estes últimos são aramados aos prumos. Quando a altura da vedação é elevada, aplica-se um reforço de arame a meia altura para auxiliar a fixação (Fig. 7b)). A rede e os arames metálicos podem ser simples ou plastificados. a) Prumos e rede metálica ) b) Prumos rede Prumosdedebetão betão armado armado eerede ) Prumos de betão armado e rede metálica c) Esteios de pedra e rede metálica d) Prumos de madeira Figura 7. Exemplos de vedações permeáveis construídas à base de rede metálica 464 Em alternativa à rede também existe a solução de grade metálica (Fig. 8a) e 8b)) no sentido de alcançar uma vedação permeável. A aplicação de painéis de vedação é uma outra solução de vedação permeável possível de se encontrar nesta região e que é correspondente a uma técnica construtiva relativamente recente (Fig. 8c)). a) Gradea)metálica antiga antiga Grade metálica b) Grade metálica moderna b) Grade metálica moderna c) Painéisc)de vedação Painéis de vedação Figura 8. Exemplos de vedações permeáveis construídas à base de grade metálica ou painel de vedação 4 VEDAÇÕES TRADICIONAIS DO VALE DO BAIXO TÂMEGA 4.1 Tipos de vedações tradicionais A região do Vale do Tâmega é rica em tipologias de vedações tradicionais. Geralmente, esses tipos de vedações são construídos com materiais naturais e locais resultando numa quase neutralidade com a paisagem envolvente. A Fig. 9 ilustra esta consideração. Neste caso, o material de eleição é a pedra de granito que tende a ser assente com junta seca quando aplicado em alvenaria. Com o passar do tempo, este material adquire uma patine que ainda mais o embeleza (Fig. 9a)). A pedra também passa a ser o suporte de um habitat rico em espécies de seres vivos tais como plantas, musgos, insetos, répteis, entre outros (Fig. 9a)). Neste caso, a orientação da exposição solar do muro define esse habitat. Importa acrescentar que a pedra de granito poderá também surgir na forma de elementos verticais tipo esteio (Fig. 9c)). Também é tradicional aplicar-se uma solução mista de pedra e ferro. Nesta situação constrói-se um soco de uma a três fiadas de pedra seguido de uma rede metálica fixada a prumos metálicos que são cravados na pedra (Fig. 9b)). Com o passar do tempo, também esta solução ganha em encantamento próprio porque os elementos metálicos (rede e prumos) tendem a oxidar e toda a vedação compatibiliza-se visualmente com as vinhas de vinho verde. As vedações de taludes de terra, de pedra ou arbóreos também são soluções de vedação tradicionais. Por exemplo, comparando em termos de impacto visual as soluções de vedações relativas às Fig. 9b) e 9d) verifica-se que existe uma certa semelhança em termos de cor, de escala e de textura. No contexto das soluções de vedações antigas opacas, observa-se na Fig. 9 que a vedação de alvenaria de pedra de granito (Fig. 9a)) e a vedação arbórea (Fig. 9e)) serão as de eleição nesta região. Já no caso das soluções de vedações antigas permeáveis, a solução de rede metálica e prumos de ferro (Fig. 9b)) e a de esteios de pedra e rede metálica (Fig. 9c)) parecem ser a mais frequentes. Nesta região, nos seus centros urbanos, também é tradicional a ausência de vedação, Fig. 9d). 465 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas a) Alvenaria de pedra de granito d) Talude natural b) Solução mista de alvenaria de pedra de granito e de rede metálica e) Arbórea c) Esteios de pedra de granito f) Sem vedação Figura 9. Alguns exemplos de vedações tradicionais 4.2 Detalhes construtivos e patologias A Fig. 10 apresenta alguns detalhes construtivos de vedações tradicionais, em particular, no que diz respeito aos montantes metálicos. No caso da Fig. 10a) o montante é vertical, é construído com uma barra de secção quadrada e que termina pontiagudamente. Este montante dispõe de um reforço transversal para aumentar a estabilidade transversal da vedação de rede metálica. Este montante também dispõe de um outro elemento metálico posicionado transversalmente para fixação de um arame-farpado e para aumentar a segurança da vedação. O montante está cravado no muro de pedra ao nível da face exterior. Por sua vez, o montante da Fig. 10b) é vertical até cerca de dois terços da sua altura e termina com uma inclinação para o interior da propriedade. Neste caso é usado um perfil metálico de secção em T. O montante também termina pontiagudamente. A parte inclinada permite fixar dois arames-farpados. O montante está cravado a eixo do muro. No que diz respeito às patologias observadas nas vedações tradicionais do Vale do Baixo Tâmega, pode-se afirmar que estas estruturas são bastante resilientes e que foram construídas com muita sabedoria. Muitas delas encontram-se em bom estado de conservação e tendo em conta que são muito suscetíveis a sofrer dano porque se localizam à face de uma via rodoviária e onde o passeio é praticamente um elemento inexistente. O facto de se construir um soco de uma a três fiadas de pedra de granito, o facto de se usar uma rede metálica na parte superior da vedação, o facto de se aplicar prumos metálicos de barras de secção transversal quadrada ou de secção transversal em T, o facto que estes prumos são cravados na pedra e o facto de existir contraventamento transversal destes prumos, são alguns dos apontamentos técnicos que conferem uma boa durabilidade a este tipo de vedação tradicional. O impacto de veículos pesados ou de grande porte neste tipo de vedação será a principal causa para o aparecimento de dano. Neste contexto, destaca-se a deformada dos montantes metálicos, o colapso parcial da rede metálica, a rotura localizada da rede, a oxidação da rede e dos prumos metálicos, o derrubamento do soco de pedra e o assentamento do solo de fundação como sendo as patologias mais visíveis nas vedações tradicioanis. 466 a) Montante metálico antigo I b) Montante metálico antigo II Figura 10. Detalhes construtivos 5 SOLUÇÕES MODERNAS E DE REABILITAÇÃO Nesta parte pretende-se fornecer ao leitor alguns exemplos de obras novas ou de reabilitação que se pensa estarem alinhadas, de certo modo, com as soluções tradicionais descritas anteriormente. No caso da Fig. 11a), um grande muro de vedação foi construído. Nesta situação, o aço CORTEN, a pedra de granito, o betão armado e o vidro foram os materiais de construção adotados. Apesar da contemporaneidade desta solução, a escala, as cores e as texturas estão enquadradas com as das vedações tradicionais expostas na Fig. 9. Por sua vez, o muro de vedação exposto na Fig. 11b) foi construído em alvenaria de blocos de betão e rebocado com argamassa de cimento. Esta argamassa cimentícia foi considerada o acabamento do muro e de forma a tentar aproximar-se da textura e da cor da pedra de granito da região. O envelhecimento natural deste muro aproxima esta solução da solução tradicional de muro de pedra antigo. Finalmente, no caso do muro de vedação tradicional referente ao da Fig. 11c), foi necessário construir um portão de maior dimensão em relação ao existente. Neste caso, também se optou pela solução de aço CORTEN e de forma a condizer com a cor de oxidação dos prumos e da rede metálica antiga existentes. Nesta obra, a rede foi reabilitada através do reaproveitamento de partes de rede existente noutros muros de vedação da mesma propriedade, assim como, no que diz respeito aos prumos metálicos. a) Vila Meã b) Santo Isidoro c) Livração Figura 11 – Soluções contemporâneas e de reabilitação CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 6 CONCLUSÕES O impacto depreciativo na paisagem de um lugar causado pelas vedações foi enfatizado. Uma breve apresentação dos sistemas de vedação mais correntes da região do Vale do Baixo Tâmega foi processada neste trabalho. Foi dado um destaque especial aos sistemas de vedação mais tradicionais existentes nesta região porque são um legado patrimonial construído que importa proteger no sentido de servirem de modelos de referência para soluções de vedação alternativos compatíveis com a paisagem local. ACKNOWLEDGEMENTS This work was partially supported by the FCT (Portuguese Foundation for Science and Technology) through the project UIDB/04082/2020 (C-MADE). (C-MADE). REFERÊNCIAS [1] Abass, Z., & Tucker, R. (2018). White picket fences & other features of the suburban physical environment: Correlates of neighbourhood attachment in 3 australian low-density suburbs. Landscape and Urban Planning, 170, 231–240. https:// doi.org/https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2017.10.004 [2] Eley, T., & Northon, C. (2003). The Geography of the Russell Fence. Geographical Review, 93(1), 114-123. Retrieved March 14, 2021, from http://www.jstor.org/stable/30033892 [3] Pickard, J. (2007) Australian Rural Fences: Heritage Challenges for Conserving the Unconservable, International Journal of Heritage Studies, 13:6, 489-510, DOI: 10.1080/13527250701570796 [4] TV Rural (1989) Episódio 1 – EnciclopédiaTV. 467 468 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Structural Assessment of the Barrô Romanesque Church Daniel V. Oliveira University of Minho, ISISE, Guimãres, Portugal, [email protected] Bledian Nela Sapienza University of Rome, Rome, Italy, [email protected] Eduarda Vila-Chã University of Minho, Guimarães, Portugal, [email protected] Nilma Muñiz University of Minho, Guimarães, Portugal, [email protected] Pablo Bañasco University of Minho, Guimarães, Portugal, [email protected] Pratik N. Gajjar University of Minho, ISISE, Guimarães, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, Série III, nº 17 de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. INTRODUCTION The Barrô Church stands along the Douro river valley, in the heart of the North of Portugal. This church unfolds a late Romanesque style with some Baroque and Gothic features, which was introduced in Portugal in the late 11th century and prevailed until the end of the 13th. The development of this architectural style occurred due to Christian reconquer along Europe. The materials used were those available in each region, which, in the case of northern Portugal, was granite. The Church shows historical data of its existence since the 12th century, but remaining traces suggest that its construction began in the first half of the 13th century. Since the construction, it has suffered several interventions over time. In particular, a bell tower was built at the end of the 17th century and then reconstructed in 1890. Additional important works were carried out in the 20th century, where “Sala das Almas” was demolished and major problems with water infiltration were tackled afterward by changing the roof tiles and introducing gutters and drainage channels in 1966. The present church consists of a Chancel, Main Nave, Sacristy, and the Bell Tower, which can be seen in Figure 1a. The historical timeline can be observed in the form of a stratigraphic model in Figure 1b. The Church of Barrô is classified as a national monument since 1922 and is part of the Portuguese Romanesque Route (Monument #31) since 2010. KEYWORDS: Historical Structure; Masonry; Monitoring; Non-Destructive Inspection, Structural Analysis 469 470 a) b) Figura 1. Modelos das paredes: a) tipologia PR_SC e b) tipologia PR_INJ. 2 GEOMETRICAL SURVEY The detailed geometrical survey was conducted in the traditional methodology and external photogrammetry of the church was utilized for the 3-dimensional geometry of the building that was used in the later steps. The geometrical survey followed the usual traditional techniques of initially sketching the building and taking precise measurements to be followed by CAD drawings. Photogrammetry was carried out to form a 3D model of the building and to obtain a spatial idea of the deformations and damage. 3 DAMAGE IDENTIFICATION The state of Barrô Church was evaluated through a visual inspection to identify actual damages. 3.1 Damage Identification of the exterior The exterior of the Church showed disintegration of the granite stone with signs of detachment of single grains or aggregates of grains. Scaling detachment was observed in localized parts. This is an effect of decay that can be related to the erosion of stones due to salt crystallization. The exterior of the Church shows other damages due to erosion, including loss of matrix and rounding of the edges close to the joints. There are also missing parts of the façade elements. 3.2 Damage Identification of the Interior The interior of the Church shows signs of cracking. The most significant crack is visible in the vault of the main chapel. The North façade wall of the Church has signs of deformation, which was observed clearly from the interior of the Church since the wall and one of the columns of the Main Chapel are exhibiting concave deformation. The interior of the Church shows signs of patina and staining due to moisture. 4 NON-DESTRUCTIVE TESTING A series of non-destructive tests were performed in the church to obtain the state of the damage and the relevant mechanical parameters for the numerical model. After a careful and detailed visual inspection, the tests were conducted based on the availability of the testing equipment and permission from the owner. 4.1 Masonry Quality Index (MQI) The initial approach for the assessment and categorization of the masonry was done utilizing the Masonry Quality Index (MQI), which through the visual and qualitative inspection quantifies the mechanical parameters. The MQI was computed for the four stages of construction of the church, which represent different periods in the historical timeline of the church. The assessment was done namely for the Chancel, the Main Nave, the Bell Tower, and the Sacristy. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 4.2 Thermography Temperature measurements were carried out on different parts of the church to identify superficial deterioration, hidden damage, moisture, and geometry definition of hidden elements. Utilizing a thermal camera several measurements were performed in the church. 4.3 Ground Penetrating Radar Ground-penetrating radar was utilized in order to understand the inner constitution of the walls, identify any presence of damage and measure the thickness of the walls and the vault. The measurements were carried out with an 800 MHz antenna. 4.4 Impact-echo test The elastic wave method impact-echo was performed in 3 locations. The elastic modulus is correlated with the velocities utilizing the formulations for P and R waves and a Poisson’s ratio of 0.2 and a common density for stones of about 2.2 ton/m³. 4.5 Rebound Hammer Test The rebound hammer test provides a superficial measurement of the hardness of materials. In the case of stone masonry with dry joints the rebound hammer gives only qualitative measurements of surface hardness as to be compared relatively between different locations in the church. This comparison is done with the sole purpose of identifying the weaker spots of the masonry. 5 NUMERICAL MODEL AND STRUCTURAL ASSESSMENT A numerical model was built in commercial DIANA software to observe the behaviour of the structure in nonlinear pushover cases. Due to the complex geometry and the present condition of the church, some assumptions were made in the numerical model. A constant thickness of 500mm was considered for the vault due to some geometric unknowns. The definition of mechanical properties were based on NDT tests performed and correlations and suggestions available in the literature. Pushdown analysis In order to observe the present vertical load-bearing capacity of the structure, a nonlinear pushdown analysis was performed. In this analysis, gravity forces were applied in increasing steps and analysis was deemed to be completed when major damage at the junction of wall and vault was observed. Pushover analysis The pushover analysis was performed applying an equivalent acceleration in the North-South and EastWest directions, with forces proportional to the mass. For the pushover analysis in the north-south direction, several cases of the Church’s geometry were considered. CONCLUSIONS The Church of Barrô shows structural damage such as cracks and deformation and other types of deteriorations. Cracks were also identified internally with means of NDT. Additionally, with the help of NDT it was possible to detect the geometrical composition of the walls and their mechanical properties to be later utilized in the numerical model. From the numerical nonlinear analysis results and given the actual code-based seismic hazard level of the area (PGA on rock equals 0.08g), the church seems to be safe from the seismic point of view. Apart from the localized injection of the walls aiming for its consolidation, no major structural repair works are suggested to a church standing for more than 800 years. Instead, a health monitoring system seems very important to follow the evolution of the major structural cracks. ACKNOWLEDGMENTS Authors acknowledge all the technical and financial support provided within the framework of the International SAHC Masters Course (www.msc-sahc.org). Authors are very grateful for the support and assistance made available by Rota do Românico and the Northern Regional Directorate of Culture. 471 472 473 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas O pavilhão da Casa da Pesca da Quinta de Recreio dos Marqueses de Pombal: Caracterização físico-química dos rebocos exteriores e recomendações para a sua conservação Maria Rosário Veiga Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, Portugal, [email protected] António Santos Silva Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, Portugal, [email protected] Ana Rita Santos Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Al-Madan de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo no livro INTRODUÇÃO O pavilhão da Casa da Pesca engloba um espaço de recreio pertencente a uma das casas nobres mais importantes do século XVIII em Portugal, a Casa Pombal. Inserido na Quinta de Recreio dos Marqueses de Pombal, em Oeiras, é um edifício com arquitetura de grande simplicidade e feição clássica (Fig. 1), que serviria para guardar os instrumentos da pesca, utilizados nos espaços adjacentes, mas também para o repouso e recreio das elites [1]. Edificada entre as décadas de 60 e 70 do século XVIII, a Casa da Pesca, que dá o nome a um conjunto mais abrangente de espaços que incluem, além da casa principal (também denominada pavilhão), os jardins adjacentes, a Cascata do Taveira e o Tanque, encontra-se classificado como Monumento Nacional desde 1940 [2]. Devido ao interesse histórico e cultural do conjunto e no âmbito do recente contrato de cedência de utilização por parte da autarquia de Oeiras, o Município implementou um plano de revitalização da Quinta, na qual se inclui a Casa da Pesca, com vista à sua reabilitação e preservação [4]. Neste sentido, o estudo dos rebocos exteriores do pavilhão da Casa da Pesca permitiu a caracterização da composição das argamassas existentes com um triplo objetivo: registo histórico da composição e características dessas argamassas históricas; avaliação do seu estado de conservação; definição de critérios de compatibilidade para os materiais de reparação. Os dois últimos objetivos contribuíram para a definição cientificamente fundamentada de estratégias de conservação/reabilitação destes elementos. No presente artigo, publicado em versão integral na revista Al Madan, refere-se a metodologia adotada para a caracterização e avaliação do estado de conservação das argamassas de reboco exterior, apresentam-se os ensaios efetuados e interpretam-se os seus resultados. É ainda definida uma estratégia de conservação/reparação dos revestimentos exteriores. Com base nesses resultados e respetiva análise, concluiu-se que as argamassas são, na sua grande maioria, de cal aérea calcítica e areia siliciosa, sendo que as camadas mais internas apresentam também pequenos teores de argila. As argamassas antigas, apesar de alguma degradação estética, encontram-se, no geral, coesas e aderentes, o que evidencia o cuidado na escolha de materiais e na execução da construção. a) b) Figura 1. Casa da Pesca: a) Reconstituição da quinta no séc XVIII [1]; b) Fachada sul do pavilhão [3] 474 2 DESENVOLVIMENTOS Com o objetivo de determinar a composição das argamassas exteriores utilizadas na construção do pavilhão da Casa da Pesca, e posteriormente avaliar o seu estado de conservação e a sua capacidade funcional, foram realizados ensaios laboratoriais físico-químicos sobre amostras recolhidas in situ. A metodologia adotada para recolha e análise foi desenvolvida no LNEC [5] a [8] para amostras recolhidas em edifícios antigos, e compreende uma vasta gama de técnicas de ensaio que se complementam. Foram realizados ensaios físico-químicos, mecânicos e microestruturais, tais como: microscopia ótica (MO) e microscopia eletrónica de varrimento com microanálise de raios X (MEV/EDS); difração de raios X (DRX); análise simultânea termogravimétrica e térmica diferencial (ATG/ATD); análise química por via húmida (AQ); módulo de elasticidade dinâmico por ultrassons (ME); absorção de água por capilaridade (Abs); porosidade aberta (PA) e resistência à compressão (RC). A análise estratigráfica dos revestimentos exteriores evidenciou a existência, em todas as fachadas, de quatro camadas principais de revestimento: um emboço bastante espesso, de cor creme alaranjada, idêntico em todos os paramentos exteriores; um reboco de cor creme, também aparentemente semelhante em todas as fachadas; um barramento fino de cor branca; uma pintura, aparentemente de cal, embora possa ter vestígios de outros tipos de pintura sobrepostos (Fig. 2). Dos resultados da composição química, mineralógica e microestrutural concluiu-se que em termos composicionais as argamassas são maioritariamente de cal aérea cálcica e areia siliciosa, sendo o quartzo o mineral mais abundante. No entanto, numa das amostras foi identificada a presença de cimento portland no reboco (segunda camada), como se ilustra na Fig. 2c. Na argamassa de emboço (camada mais interna) foram identificados minerais usuais em areias siliciosas com uma componente argilosa. Verifica-se igualmente que as areias da argamassa de emboço são bem graduadas, de dimensão < 5 mm e com um teor de grãos finos (d < 0,075 mm) que varia entre 10 % e 14 %, provavelmente devido à presença de argila. Dos resultados físicos e mecânicos obtidos pode concluir-se que os valores das características das amostras de emboço são bastante semelhantes, quer na zona mais degradada (fachada nascente), quer nas zonas mais sãs. Verifica-se que as amostras de emboço têm maiores resistência mecânica e módulo de elasticidade que as de reboco. Estas características são consistentes com a elevada compacidade das argamassas de emboço e com a sua composição, com base em cal e areia bem graduada, com traços ricos em cal, de cerca de 1:5 a 1:5,5 em massa, o que corresponde a cerca de 1:1,7 a 1:1,8 em volume. No entanto, ao contrário do que seria expetável, têm também coeficientes de capilaridade mais elevados que as argamassas de reboco, podendo considerar-se bastante elevados para argamassa de cal, apesar de terem porosidades inferiores. Este comportamento pode dever-se à presença de argila, que aumenta a compacidade mas também a taxa de absorção [9]. Indicia ainda que a estrutura porosa deve ser constituída por maior volume de poros na gama capilar, nomeadamente na gama dos grandes capilares [10] embora o volume global de poros seja inferior ao das argamassas de reboco. Como seria de esperar, as argamassas de reboco de cimento, resultantes de uma intervenção na fachada nascente, apresentam resistências e módulos de elasticidade muito superiores às argamassas de cal. Os coeficientes de capilaridade são bastante inferiores, assim como a porosidade. a) b) c) Figura 2. Observação da estratigrafia da amostra CP1 à lupa binocular (a) e pormenores ao MEV/EDS (b e c) CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 4 CONCLUSÕES A Casa da Pesca da Quinta de Recreio dos Marqueses de Pombal é um edifício do século XVIII, integrado num conjunto classificado como Monumento Nacional desde 1940. Tendo em conta os dados obtidos nas análises e caracterizações efetuadas, considera-se que os revestimentos exteriores existentes, nomeadamente as camadas de emboço e de reboco de cal, são, muito provavelmente, originais (século XVIII). A inexistência de camadas de pintura entre as várias camadas de argamassa de cal aponta também para a sua antiguidade. Para além destas camadas antigas, encontra-se, em extensas zonas da fachada nascente, sobre o barramento de cal, ou substituindo esta camada, um reboco fino de argamassa de cimento bastante rígido. O emboço, que é uma camada constante em todas as fachadas, encontra-se em geral em bom estado de conservação. É constituído por cal aérea cálcica e areia siliciosa, com pequenos teores de argila, ao traço ponderal de 1:5 a 1:5,5 (cal : areia). Apresenta características mecânicas típicas de argamassas de cal de boa qualidade e em bom estado de conservação (resistência à compressão de cerca de 1,5 a 2 MPa e módulo de elasticidade de cerca de 2 GPa). Por outro lado, os coeficientes de capilaridade obtidos são relativamente altos, evidenciando porosidade elevada na gama capilar. A camada de reboco antigo, menos espesso e mais irregular que o emboço, encontra-se também, em geral, em bom estado de conservação. É constituída por argamassa de cal aérea e areia siliciosa, neste caso de coloração mais clara, provavelmente sem o teor de argila detetado na camada de emboço. O reboco apresenta características mecânicas mais dispersas e em média inferiores ao emboço, embora os coeficientes de capilaridade sejam também um pouco inferiores. Estas características podem evidenciar a existência de alguma macroporosidade, que contribui para a absorção total mas reduz a velocidade de absorção capilar, e indicar um teor de ligante um pouco mais baixo. Os revestimentos exteriores apresentam alguma degradação estética, nomeadamente colonização biológica, perda da pintura e pequenas fissuras e lacunas. No entanto, encontram-se, na maioria da sua área, coesos e aderentes. Como estratégia de conservação recomenda-se a preservação dos revestimentos existentes de cal aérea, apenas com remoção das argamassas de cimento e substituição das camadas com degradação funcional. Os revestimentos removidos e as zonas de lacuna devem ser substituídos por revestimentos compatíveis, realizados com base em cal aérea e com composições semelhantes aos revestimentos antigos ainda existentes. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a colaboração da Camara Municipal de Oeiras, que autorizou a publicação deste trabalho. O estudo contribui também para os Projetos do LNEC “PRESERVe - Preservação de revestimentos do património construído com valor cultural” e “DUR-HERITAGE – Durabilidade e conservação de materiais com interesse histórico”. REFERÊNCIAS [1] Glória, A.C. (2018) A Casa da Pesca e o estado actual das políticas patrimoniais. In Patrimonialização e Sustentabilidade do Património: Reflexão e Prospectiva, 558-577. [2] DGPC (2020) Palácio dos marqueses de Pombal (patrimoniocultural.gov.pt) [3] Património (2018), Casa da Pesca: Um Monumento Nacional em ruína (patrimonio.pt) [4] Câmara Municipal de Oeiras (2019), Município de Oeiras vai recuperar a Casa da Pesca e o complexo da ex-Estação Agronómica Nacional (cm-oeiras.pt) [5] Veiga, M.R. [et al.] (2001) Methodologies for characterization and repair of mortars of ancient buildings. Proc. 3rd International Seminar Historical Constructions, pp. 353-362. [6] Santos Silva, A. (2002) Caracterização de Argamassas Antigas: Casos Paradigmáticos. Caderno de Edifícios nº2: Revestimentos de paredes em edifícios antigos, 87-101. [7] Santos Silva, A., Paiva, M.J. (2004) Aplicação da Caracterização Mineralógica no estudo da Degradação de Argamassas Antigas. Relatório LNEC, 196. [8] Veiga M.R. (2012) Conservation of historic renders and plasters: from laboratory to site. In Historic Mortars. RILEM Bookseries, 7, 207-225. DOI: 10.1007/978-94-007-4635-0_16. [9] Winnefeld, F.; Böttger, K.G (2006) How clayey fines in aggregates influence the properties of lime mortars. Materials and Structures, 39, 433-444. DOI: 10.1617/s11527-005-9023-6. [10] Santos, A.R. [et al.] (2018) A avaliação do comportamento hídrico de argamassas com base em cal: O efeito dos agregados na capacidade de proteção. In VI Jornadas FICAL, 106-117. 475 476 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Conservação do Património em Betão. Definição de argamassa de restauro para a Piscina das Marés, em Leça da Palmeira, de Álvaro Siza Judite Miranda CERIS, IST-UL, DECivil, Lisboa, Portugal [email protected] Jónatas Valença CERIS, IST-UL, DECivil, Lisboa, Portugal. [email protected] Hugo Costa CERIS, ISEC-IPC, Coimbra, Portugal. [email protected] Eduardo Júlio CERIS, IST-UL, DECivil, Lisboa, Portugal. [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Pedra & Cal nº 70, versão online em: www.pedraecal.org, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. 1 INTRODUÇÃO A conservação do património em betão é uma preocupação actual. Com efeito, todas as reparações devem ser realizadas com exigências de restauro. Uma das principais dificuldades consiste em atingir compatibilidade cromática e textura de acabamento entre as argamassas aplicadas e as superfícies a restaurar. Os casos em que essas intervenções são bem sucedidas têm sido alcançados graças ao conhecimento empírico dos técnicos que as realizam. Assim, a definição e sistematização de métodos de restauro, recorrendo à tecnologia atualmente disponível, deve ser um objetivo, ao qual se deve dar especial atenção. Adicionalmente, importa também caracterizar o comportamento do restauro ao longo do tempo. Neste sentido, as intervenções de restauro em Património em Betão podem beneficiar do conhecimento consolidado das técnicas de restauro aplicadas noutras áreas, como na pintura de cavalete, escultura, pintura mural e pedra, as quais podem servir de ponto de partida para o desenvolvimento e definição de procedimentos a aplicar. Desde o início do século XXI têm surgido algumas metodologias e abordagens para intervenção em Património em Betão [1,2]. Mais recentemente, foi desenvolvido um novo conceito de Patch Restoration Method [3] e duas abordagens mais específicas, o Color Concrete Restoration (CCR) Method, para a caracterização cromática e aplicação de argamassas de restauro em superfícies de betão colorido [4], e o Gray Concrete Restoration (GCR) Method, para definir e aplicar argamassas de restauro em superfícies de betão cinzento [5]. As duas abordagens referidas aplicam processamento de imagens para a caracterização cromática das superfícies. Neste artigo, o GCR-method, anteriormente calibrado e validado em laboratório, foi aplicado no restauro de uma superfície da Piscina das Marés, em Leça da Palmeira, Matosinhos. A Piscina das Marés, construída na década de 1960, e inaugurada em 1966, foi projectada pelo Arquitecto Álvaro Siza Vieira, tendo sido classificada em 2006 como Monumento Nacional. Os resultados obtidos evidenciaram a capacidade do método proposto para a definição cromática da argamassa de restauro, permitindo intervenções de elevada qualidade em superfícies de betão cinzento. 2 METODOLOGIA O GCR-method, desenvolvido para o restauro de superfícies de betão aparente, está dividido nas seguintes etapas principais [5]: (i) caracterização cromática da superfície a restaurar, por processamento de imagem; (ii) produção de uma argamassa de reparação de referência; (iii) formulação e produção das argamassas de restauro, através da adição de pigmentos à argamassa de referência; (iv) caracterização cromática das argamassas de restauro; (v) aplicação de argamassas de restauro; (vi) avaliação cromática do restauro, por processamento de imagem; e (vii) acabamentos e reintegração cromática na zona de transição e/ou na zona intervencionada. 477 478 3 PISCINA DAS MARÉS 3.1 Descrição da estrutura A ‘Piscina das Marés’ situa-se na linha costeira do Atlântico, em Leça da Palmeira, Matosinhos. A memória descritiva do primeiro projeto data de 1960, fazendo parte do ‘Plano de Valorização da Orla Marítima’, sendo o projecto da autoria do prémio Pritzker Álvaro Siza Vieira. Classificada como Monumento Nacional, inclui duas piscinas de água salgada, vestiários, balneários e um bar, todos em estrutura de betão aparente, exibindo a textura das tábuas de madeira na superfície (Fig. 1). (a) (b) (c) Figura 1. Piscina das Marés: (a) acesso à piscina; (b) estrutura em betão; (d) acabamento. A zona selecionada para restauro através do GCR-method localiza-se no corredor dos vestiários. Apresentava destacamento do betão, provocado pela corrosão das armaduras, as quais estavam expostas e corroídas (Fig. 2a). Exibia ainda manchas de diversas origens, como sujidade e escorrências da corrosão. A variação cromática da superfície do betão é condicionada pela presença das manchas. 3.2 Aplicação do GCR-method A caracterização cromática das superfícies foi realizada através de processamento de imagem utilizando os espaços de cores HSV (Hue (Matiz), Saturation (Saturação), Value (Brilho)) e CIELAB de acordo com o procedimento descrito em [5]. No caso de betão cinzento, é considerado o parâmetro cromático V (Brilho) para correlacionar com a dosagem de pigmento adicionado à argamassa de reparação de referência (Fig.2b). A curva representa a evolução do V das argamassas teste de restauro, em função da percentagem de pigmento adicionada, permitiu estimar a percentagem de pigmento a utilizar na argamassa de restauro a aplicar na zona a intervencionar. A correlação obtida para a calibração do método (Fig. 2b), tendo em consideração o brilho (V), e utilizada para ajuste da cor da argamassa de restauro, indica a produção de uma argamassa de restauro com adição de 4% de pigmento preto. Dado que na adição de pigmento preto, entre as proporções de 2.5% a 4%, existe uma variação reduzida do parâmetro V, optou-se por incorporar 3% de pigmento na argamassa de restauro. Assim, no caso da compatibilidade cromática não ser perfeita, a argamassa de restauro poderá ser mais clara do que a superfície a restaurar. Este procedimento permite realizar eventuais correcções pontuais, dificilmente aplicáveis se a cor da argamassa ficar mais escura do que a superfície a restaurar. Adicionalmente, facilita a aplicação de velaturas para replicar as manchas existentes na superfície envolvente. Neste caso, foi aplicada posteriormente uma velatura com pigmento amarelo para que a cor ficasse uniforme com as manchas da superfície. O acabamento da amostra foi realizado a pincel, mas na aplicação final o mesmo será efectuado com cofragem de madeira de pinho não aparelhada para reproduzir a textura da superfície. A validação da argamassa de restauro foi realizada através da comparação cromática realizada entre a superfície a intervencionar e a argamassa de restauro selecionada (Fig. 2c). O brilho (V) apresenta valores de cerca de 57% em ambas as superfícies, com diferenças entre a superfície e a amostra de 0,56 %. A diferença de cor (∆E00) entre a superfície e a argamassa produzida foi igualmente medida no espaço de cor CIELAB [6], tendo registado um valor de 1,24. Neste âmbito, importa referir o valor JND (Just Noticeable Difference) de 2,3, que representa o limite para o qual as diferenças de cor não são perceptíveis ao olho humano [6]. De acordo com os resultados da avaliação de cor (V) no espaço de cor HSV, e a diferença de cor ∆E00 no espaço de cor CIELAB, pode afirmar-se que a variação de cor da superfície a intervencionar e argamassa proposta para o seu restauro não é perceptível ao olho humano (Fig. 2c). CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas (a) (b) (c) Figura 2. Caracterização cromática: (a) zona a intervencionar; (b) correlação entre parâmetro cromático V e a % de pigmento preto; (c) pormenor de comparação entre superfície e a argamassa de restauro. 4 CONCLUSÕES O trabalho apresenta um método inovador de restauro de superfícies de betão aparente, que consiste na caracterização cromática da superfície a ser restaurada, consequente definição e produção de uma argamassa de restauro específica, conseguida através da adição de pigmentos a uma argamassa de restauro cinzenta de referência, e sua aplicação com um acabamento idêntico à superfície envolvente. A caracterização cromática é realizada através do processamento de imagem, utilizando o sistema de cores HSV, que permite medir a cor em três componentes: Matiz (H), Saturação (S) e Brilho (V). Esses parâmetros permitem, através de correlações, estimar o acerto da cor na matriz de argamassa, adicionando pigmentos. O método garante que a argamassa é aplicada de forma atingir compatibilidade cromática e com um acabamento idêntico à superfície envolvente, comprovada em amostras de validação. Neste caso, executou-se a textura através de cofragem de tábuas de madeira serrada. Os resultados da aplicação na superfície restaurada na Piscina das Marés, demonstram que o GCR-method permite realizar a caracterização cromática da superfície a intervencionar e definir a argamassa de restauro a aplicar. O restauro da superfície (ver [7]) demonstra que as técnicas de reintegração cromática aplicadas na zona de transição permitem atenuar a diferença cromática entre a argamassa aplicada e a superfície de betão, aplicando técnicas de velaturas com pigmentos na argamassa de restauro. O método permite obter a desejada compatibilidade cromática e de textura de acabamento, de forma a que as intervenções não sejam perceptíveis ao olho humano. Importa referir que as argamassas produzidas apresentam todos os requisitos mecânicos e de durabilidade de uma argamassa de restauro, além de cumprirem com exigentes requisitos cromáticos e estéticos requeridos no caso de Patrimónimo de Betão. O GCR-method demonstra assim ser uma ferramenta extremamente útil e eficaz para o restauro de património em betão. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o apoio dado pela FCT, através da bolsa de doutoramento ref. SFRH/ BD/118428/2016 e do projecto CEECIND/04463/2017. REFERÊNCIAS [1] Macdonald, S (2003). The Investigation and repair of historic concrete. NSW-Heritage Office. Technical Report. [2] Armbruster, R. (2011). Concrete heritage conservation-the Baha’i house of worship, Construção-Mag. 44, pp10-16. [3] Valença, J. et al. (2015) Patch restoration method: A new concept for concrete heritage. Constr. Build. Mater, 101, Part 1, 643-651. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.055. [4] Miranda, J., Valença, J., Júlio, E (2019) Colored concrete restoration method: For chromatic design and application of restoration mortars on smooth surfaces of colored concrete. https://doi.org/10.1002/suco.201900006. [5] Miranda, J. et al. (2020) Chromatic design anda application of restoration mortars on smooth surfaces of white and gray concrete. Structural Concrete. https://dx.doi.prg/10.1002/suco.202000054 [6] Huang, M. et al. (2009). Study on acceptable color difference using printed samples. Image and signal processing, CISP '09. 2nd International Congress, pp.1- 4. [7] Miranda, J. et al. (2021) Conservação do Património em Betão: Restauro da Piscina das Marés, em Leça da Palmeira, de Álvaro Siza. Revista Pedra & Cal n.º70. 479 480 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Análise do comportamento de argamassas de cal aérea aplicadas em suportes de tijolo maciço e pedra calcária Isabel Torres DECivil, Itecons, ADAI;LAETA – Universidade de Comibra, Coimbra, Portugal, [email protected] (Autor_info) Inês Flores-Colen CERIS, DECivil, IST – Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal, [email protected] João Braz DECivil, Universidade de Comibra, Coimbra, Portugal, [email protected] Poliana Bellei DECivil, Itecons, ADAI;LAETA – Universidade de Comibra, Coimbra, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Pedra & Cal nº 70, versão online em: www.pedraecal.org, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. RESUMO A maior parte do património edificado Português possui paredes de pedra natural ou de tijolo maciço revestidas com reboco à base de argamassas de cal aérea. Como elementos pertencentes à envolvente exterior das construções, estão muito expostos a ações variadas tais como as climáticas ou as mecânicas, tornando-se assim, os primeiros elementos construtivos a necessitar de intervenção. As intervenções necessárias podem envolver a complexa escolha de uma argamassa, que tem que ser compatível com a existente. A compatibilidade das argamassas é analisada em laboratório através da determinação de diversas propriedades, executada de acordo com as normas aplicáveis. Porém, as dimensões dos provetes laboratoriais e as condições de cura a que ficam sujeitos são muito diversas das dimensões e condições de cura das argamassas aplicadas sobre os suportes, o que induz a comportamentos diferentes para argamassas com a mesma formulação. Este diferente comportamento pode comprometer, de algum modo, o bom desempenho da solução de reabilitação e a sua compatibilidade com os materiais existentes. Se for possível, a partir das características das argamassas determinadas em laboratório, prever qual irá ser o seu comportamento após aplicação no suporte, a decisão da ação de reabilitação será mais suportada e consciente. Neste resumo alargado o que se pretende apresentar é uma pequena parte de um projeto de investigação em curso (IF_MORTAR), cujo objetivo é comparar as características das argamassas (cal aérea) moldadas em moldes laboratoriais com o comportamento das mesmas após aplicação sobre suportes reais (tijolo maciço e pedra calcária). O artigo completo está publicado na revista Pedra & Cal. PALAVRAS-CHAVE: Comportamento; Argamassa de cal aérea; Tijolo maciço; Pedra calcária. 481 482 1 MATERIAIS E MÉTODOS Na campanha experimental foram utilizados os seguintes materiais: argamassas pré-doseada de cal aérea; tijolo cerâmico maciço e pedra calcária. Para as argamassas foram executados os seguintes ensaios no estado fresco: consistência e massa volúmica e foram moldados provetes de laboratório, para a avaliação das suas características no estado endurecido. Foi realizada a caracterização dos suportes seguindo os mesmos procedimentos laboratoriais. Procedeu-se ainda à aplicação de uma camada de 1,5 cm da mesma argamassa sobre uma das faces dos suportes. Após cura, essa camada de revestimento foi destacada do respectivo suporte e cortados provetes nas dimensões adequadas para a realização dos ensaios. Antes da aplicação da camada de revestimento, cada tijolo maciço e pedra calcária foi pulverizado com 33 e 75 ml de água, respectivamente. Procedeu-se à introdução de uma rede de fibra de vidro (malha de 5 × 5 mm) na superfície, como forma de auxiliar o destacamento da camada argamassa aplicada. Foram também produzidos suportes sem a utilização da rede, para verificar se presença da mesma influenciaria os resultados. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS Apresentam-se na Tabela 1 os resultados obtidos nos ensaios de caracterização dos suportes de tijolo maciço e pedra calcária. Tabela 1. Caracterização dos suportes Conforme observado, a pedra calcária possui uma massa volúmica superior à do tijolo maciço (22 %), bem como uma porosidade aberta menor (56 %). Em relação à absorção de água por capilaridade, o coeficiente apresentado pelo tijolo maciço é 4,5 maior do que o da pedra calcária. Por fim, a permeabilidade ao vapor de água da pedra calcária, é 25 % maior que o valor do tijolo maciço. Na Figura 1 ilustram-se alguns dos procedimentos realizados nos ensaios dos provetes. A Tabela 2 apresenta os resultados obtidos na campanha experimental. a) b) c) Figura 1. Ensaios de: absorção de água por capilaridade (a), permeabilidade ao vapor de água (b) e resistência à compressão (c) CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 2. Resultados dos ensaios no estado endurecido das argamassas Ao analisar os resultados no estado endurecido da argamassas constata-se que argamassas aplicadas nos suportes, destacadas e posteriormente ensaiadas são influenciadas pelos suportes. A campanha experimental produzida, sem o uso da rede, permitui confirmar a pouca influência do material que foi utilizado para facilitar o destacamento das argamassas dos seus respectivos suportes. A partir dos resultados obtidos para a massa volúmica aparente e porosidade aberta pode-se perceber a semelhança entre os valores dos provetes das argamassas moldadas nos moldes prismáticos, e os que, embora moldados nos moldes prismáticos foram cortados nos tamanhos idênticos dos provetes destacados. A semelhança nos resultados também pode ser observada a respeito dos provetes destacados dos suportes. Segundo Farinha [1] a superficie do suporte detentora de poros tende a absorver a água de amassadura presente na composição da argamassa fresca aplicada, tornando as argamassas mais compactas. Isso explica os maiores valores encontrados de massa volúmica aparente, bem como menor porosidade aberta nos provetes destacados dos suportes. Os suportes provocaram uma diminuição considerável dos coeficientes de absorção nos provestes de argamassa destacados, quando comparados com os provetes normalizados. Com isso, quanto menor a porosidade aberta, normalmente, menor será também o coeficiente de absorção de água capilar. A mesma tendência foi observada nos estudos de Torres, et al. [2]. Ao analisar o coeficiente de permeabilidade ao vapor de água, os provetes destacados do suporte de tijolo maciço obtiveram os menores valores nos ensaios. Isso pode estar a ocorrer devido à maior massa volúmica apresentada por esses provetes. Para o caso do resultado médio de resistência à flexão encontrado (0,7 MPa), o mesmo está de acordo com o que Veiga [3], definine como requisito para substituir argamassas de cal aérea em edifícios antigos (0,2 MPa a 0,8 MPa). Ao analisar os resultados do ensaio de resistência à compressão os valores mais elevados encontrados nos provetes que foram destacados dos suportes. A pedra calcária apresentou maior influência nos provetes, elevando ainda mais os valores da resistência à compressão (41 %), quando comparados com os obtidos para o suporte de tijolo maciço. Essa tendência já era esperada, pois uma maior massa volúmica e menor quantidade de poros induzem a uma maior resistência mecânica, devido a porosidade apresentada pelo suporte [4], [5]. CONCLUSÕES Os resultados demonstraram que as argamassas aplicadas nos suportes aumentaram sua massa volúmica, diminuíram a porosidade aberta, coeficiente de capilaridade, bem como sua permeabilidade ao vapor de água, quando comparados com os provetes normalizados moldados em moldes metálicos. Após a aplicação da argamassa fresca em uma das faces do suporte, o mesmo inicia o processo de sucção da água de amassadura e das partículas de menores dimensões nela dissolvidas, e consequentemente a tendência de melhorar o seu comportamento através de: maior densidade, impermeabilidade e resistência. O suporte de tijolo maciço tem maior porosidade e apresentou um maior coeficiente de capilaridade, ou seja parece provocar o efeito de sução maior. Porém, no caso da argamassa aplicada, a pedra calcária aparenta maior influência nos provetes, principalmente no ensaio de resistência à compressão. Esta situação poderá ficar a dever-se às dimensões dos poros que podem influenciar a capacidade de absorção dos suportes. O que se pode desde já concluir é que se verificam alterações nas propriedades das argamassas e que essas alterações dependem do tipo de suporte. 483 484 AGRADECIMENTOS O estudo apresentado foi realizado no âmbito do projeto IF MORTAR (POCI-01-0145-FEDER-032223 / PTDC / ECI-EGC / 32223/2017), no âmbito do programa Portugal 2020, financiado pela FEDER através de o programa POCI. Os autores agradecem ao financioamento fornecido, ao CERIS, unidade de investigação do IST e à FCT (Fundação para a Ciência e a Tecnologia). O agradecimento estende-se à FCT pelo apoio financeiro com a Bolsa de Investigação de referência BI/01/2021/IF MORTAR. REFERÊNCIAS [1] Farinha, C. B.; Brito, J., Veiga, R. (2016). Desempenho de argamassas com incorporação de agregados finos de resíduos de loiça sanitária: efeito de fíler e potencial efeito pozolânico, Engenharia Civil, UM, Número 53. [2] Torres, I.; Flores-Colen, I., Braz, J. (2020). Comportamento de argamassas de cal aplicadas sobre tijolo maciço e pedra calcária. ENCORE 2020 4º. Encontro de conservação e reabilitação de edifícios. Lisboa e LNEC. [3] Veiga, M.R.; Aguiar, J.G.; Santos Silva, A. et al. (2001). Methodologies for char-acterisation and repair of mortars of ancient buildings, in: Proc. InternationalSeminar of Historical Constructions 2001, Guimarães, Portugal, Universidade Do Minho, pp. 353–362. [4] Torres, I., Veiga, R., Freitas, V. (2018). Influence of Substrate Characteristics on Behavior of Applied Mortar. Journal of Materials in Civil Engineering, 30(10): 04018254. [5] Silveira, D.; Gonçalves, A.; Flores-Colen, I. et al. (2020). Evaluation of in-service performance factors of renders based on in-situ testing techniques. Journal of Building Engineering. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101806. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 485 486 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Caracterização e Reabilitação de Coberturas Tradicionais com Estrutura de Madeira: Revisão Bibliográfica Rafaela Mateus (ISEL, Lisboa, Portugal, [email protected]) Mariana Neto (ISEL, Lisboa, Portugal, [email protected]) Íris Coutinho (ISEL, Lisboa, Portugal, [email protected]) Dulce Henriques (ISEL, Lisboa, Portugal, [email protected]) RESUMO As coberturas são dos elementos mais importantes dos edifícios, uma vez que correspondem a uma proteção superior contra agentes atmosféricos e representam um ponto de arquitetura que fornece carácter e individualidade aos edifícios. Em Portugal, a utilização de madeira na estrutura de coberturas foi generalizada ao longo de vários séculos. A madeira é um recurso natural disponível e fácil de manusear, com muito boa resistência mecânica e excelente relação massa/resistência. Com o surgimento de novos materiais, da industrialização e do desenvolvimento de novas técnicas e sistemas construtivos, a utilização da madeira foi sendo progressivamente menor ao longo do último século. Contudo, na atualidade, em diversos países da Europa, emerge o retorno da utilização da madeira em estruturas de coberturas, quer na situação de reabilitação de edifícios degradados, quer em novas construções. O retorno da sua utilização é uma consequência do despertar dos interesses arquitetónicos, assentes nas capacidades estruturais comprovadas da madeira, na necessidade de assegurar a sustentabilidade das construções, e de ter em conta as preocupações ecológicas/ambientais, uma vez que a madeira é um recurso natural, renovável e de fácil obtenção. A sua implementação está agora suportada em regras de cálculo e conjuntos normativos, que permitem aplicar a madeira com rigor análogo ao de outros materiais estruturais. Conhecer a arte de construir coberturas de madeira e de que forma se podem inspecionar, avaliar e reabilitar é da maior relevância. Pelo que o presente artigo, tem como objetivo realizar uma revisão bibliográfica que auxilie na caracterização e na avaliação de coberturas de madeira para reabilitação, através do conhecimento dos materiais, do tipo de estrutura, das anomalias, dos métodos de ensaio e das soluções de manutenção e conservação, pela tipificação de soluções de reabilitação. O seu resultado permite apoiar a tomada de decisões numa reabilitação de coberturas tradicionais. PALAVRAS-CHAVE: Reabilitação; Coberturas; Estrutura de Madeira; Inspeção e Avaliação 487 488 1 INTRODUÇÃO As coberturas são dos elementos mais importantes dos edifícios, constituindo, não só a sua expressão exterior, como um elemento de proteção fundamental. Em Portugal, a implementação de estruturas de cobertura em asnas de madeira generalizou-se essencialmente, nos edifícios mais recentes, mais nobres e de maiores vãos. Refere Segurado, em “Trabalhos de Carpintaria Civil”: “(…) as asnas são madeiramentos constituindo verdadeiras vigas compostas, vencendo grandes vãos e possuindo a robustez suficiente para suportarem o peso da cobertura e das cargas acidentais como a chuva, a neve e o vento. Nas edificações ordinárias não se usam asnas, servindo as paredes divisórias de apoio ao madeiramento do telhado” [1]. Evolução essa, impulsionada pela indeformabilidade conferida pela triangulação e pela necessidade de reduzir o impulso horizontal exercido pela cobertura nas paredes exteriores [2] [3]. Os edifícios que se encontram nos dias de hoje testemunham a existência destes dois tipos de suporte de coberturas, cuja identificação tem sido relatada por diversos autores [4]–[11]. As asnas tradicionais eram obtidas pela triangulação de elementos simplesmente ligados entre si, com formatos e soluções variando ao longo do tempo, bem como em função do nível de qualidade e do tipo de edifício que cobriam. À medida que os edifícios iam ganhando importância, pela sua dimensão ou posição social dos seus proprietários, as coberturas tornavam-se mais complexas. Partindo, por exemplo, de uma asna simétrica de duas águas, era possível adaptá-la à colocação de lanternins, à execução de trapeiras, de mansardas ou seccioná-la superior e lateralmente para fazer a sua adaptação a coberturas de várias águas [3] [12]. As coberturas são dos elementos construtivos que mais estão sujeitos à intempérie e dos que mais frequentemente apresentam quadros sistemáticos de anomalias. Por consequência, a sua estrutura de suporte sofrerá diretamente degradação, quer física, quer mecânica, caso o revestimento não cumpra adequadamente as suas funções, das quais se destaca a de estanquidade [3]. De forma a poder ser reconhecidas e levantadas corretamente as várias anomalias visíveis e não visíveis, será necessário recorrer a uma campanha exaustiva de inspeção e diagnóstico da estrutura e elementos adjacentes. Esse estudo começa pela identificação do tipo de anomalias, procurando as suas possíveis causas, passando depois para a análise das possíveis consequências e da sua possível evolução [3] [13] [14]. Com base no levantamento das anomalias e suas causas, será então possível passar para a fase seguinte, que constitui a intervenção de reabilitação das estruturas. Esta intervenção deve ser pontuada, sempre que possível, pelo princípio da mínima intervenção. A opção da substituição integral apenas deve ser tomada em última instância, depois da comprovação de que as reparações parciais não são suficientes [14]–[17]. 2 CARACTERIZAÇÃO 2.1 Materiais utilizados Na forma mais tradicional de construir as coberturas, o material maioritário é a madeira e nas ligações são utilizados materiais metálicos, ferro e aço. A utilização da madeira era a opção natural, por ser um recurso disponível e fácil de manusear. A madeira permitiu que, a partir da asna simples tivessem existido progressos importantes no sentido de vencer vãos cada vez maiores, tendo os sistemas pré-fabricados de madeira maciça com ligadores metálicos, chegado a atingir vãos superiores a 25 m, com estruturas sucessivamente de maior complexidade [2], até sensivelmente, ao final do primeiro quartel do séc. XX. As espécies mais frequentemente utilizadas nas estruturas de madeira eram, segundo Appleton [3], o Castanho de origem nacional e, em menor grau, o Choupo, o Cedro e o Carvalho. As Casquinhas e em menor grau, o Pitespaine tinham também uma aplicação frequente, sobretudo em obras de maior importância. Com o desenvolvimento de novas técnicas e sistemas construtivos, a utilização da madeira foi sendo, depois, progressivamente menor. Na atualidade, em diversos países da Europa, emerge o retorno da utilização da madeira em coberturas quer em situação de reabilitação de edifícios degradados, quer em novas construções [8] [9]. Este retorno resulta do despertar dos interesses arquitetónicos assentes nas capacidades estruturais da madeira comprovadas ao longo dos séculos, na necessidade de assegurar a sustentabilidade das construções, e de considerar as preocupações ecológicas/ambientais, uma vez que a madeira é um recurso natural, renovável, de fácil obtenção e que apresenta uma muito elevada resistência mecânica face à sua massa. A sua implementação está agora suportada em regras CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas de cálculo (Eurocódigo 5) e conjuntos normativos (normas europeias - CEN), que permitem aplicar a madeira com rigor análogo ao de outros materiais estruturais [10]. 2.2 Terminologia As coberturas tradicionais são constituídas (Fig. 1) por dois tipos de estrutura e um revestimento [7] [10] [11]. A Estrutura Principal é formada pelo conjunto de elementos de suporte (asnas e sistemas de travamento), que absorve e transmite os esforços aos elementos verticais estruturais onde está apoiada. As Asnas (na forma tradicional) são constituídas por pernas, linha, escoras e pendural; e os Elementos de travamento são o frechal, madres, fileira e diagonal. A Estrutura Secundária (também designada por subestrutura) é formada por elementos de suporte do revestimento, nomeadamente varas, guarda-pó e ripas. As varas e ripas transmitem as cargas do revestimento às asnas, em pontos específicos designados por nós. O Revestimento é o elemento que geralmente corresponde a telhas e chapas, ou em casos específicos a pedra ou revestimento de origem vegetal. Pode desempenhar as funções de proteção contra infiltrações, térmica, elemento de acabamento e/ou travamento das varas. Figura 1. Elementos de uma asna [18] 2.3 Classificação da estrutura de cobertura e das asnas As coberturas podem ser classificadas em função de vários critérios, como seja, pelas características geométricas, pelo tipo de estrutura de suporte, entre outros [5]. De entre o critério de características geométricas, destacam-se as coberturas inclinadas como a geometria mais comum, podendo ser compostas por uma, duas, três ou quatro águas, e as coberturas planas e em terraço. A cobertura tradicional é, em geral do tipo inclinado, o que lhe confere a expressão exterior em forma triangular. No entanto, muitas são as soluções encontradas para a sua estrutura de suporte e, por maiores que sejam as variações, as designações mantêm-se para peças de iguais funções [12]. A sua classificação pode ser realizada com base nas seguintes designações tradicionais (Fig. 2) [7] [19]–[21]: I. Asnas vulgares – Também de paládio ou simples. Integram uma linha, duas pernas, um pendural e duas escoras: I.1. Asna simples – De geometria elementar, constituída por uma linha, duas pernas e um pendural, vencendo vãos de 6 a 8 m, com o auxílio de duas escoras; I.2. Asna composta ou mista – Asna com mais escoras que a anterior e tirantes. Utilizada em vãos superiores a 8 m. É caracterizado por possuir quatro ou mais escoras travadas por meio de tirantes de aço; I.3. Pequena asna – Asna utilizada em coberturas com vão até 4 m. Constituída por uma linha e duas pernas, podendo ter um pendural. II. Meias-Asnas – Solução usada geralmente em edifícios contíguos, mas também para alpendres ou para corpos salientes de edifícios, gerando uma cobertura de apenas 1 água; II.1. Meia-Asna simples – Metade da estrutura de uma asna simples. Neste caso o pendural é um prumo que está encastrado à parede; II.2. Meia-Asna de escoras – Asna frequentemente utilizada quando a estrutura de cobertura que tem de suportar duas madres; II.3. Meia-Asna composta – Metade de uma asna composta. Frequentemente utilizada para suportar duas ou mais madres e tem pelo menos 8 m, o que aponta para um ângulo de abertura de cerca de 20º. III. Asnas de mansarda – Asnas que exibem uma elegância, refinamento, subtileza e um excelente aproveitamento do espaço da cobertura, permitindo o usufruto de forma similar a outro piso do edifício: III.1. Asna de Mansarda vulgar – Com uma linha, duas pernas, um pendural e duas escoras. As extremidades da linha são ligadas por duas pernas de força; III.2. Asna de Mansarda de escoras – Utilizada em coberturas de grandes vãos, podendo suportar várias madres. Caracterizada por escoras que permitem maior resistência à flexão das pernas e da linha; III.3. Asna de Mansarda para tetos cilíndricos – Utilizada para construir tetos cilíndricos. Distinguem-se por não possuir linha e geralmente não possuir pavimento, formando na parte superior uma asna pequena, cruzada por duas escoras, em formato de tesoura. 489 490 IV. Asnas especiais – Permitem dar resposta a necessidades especificas da estrutura de cobertura: IV.1. Asna de alpendre – Utilizada frequentemente para coberturas de dimensão considerável. Constituída por duas pernas, um nível em madeira situado a meio da altura das pernas, um pendural unido por um estribo de ferro. Os dois prumos eram ligados por um esticador de ferro; IV.2. Asna de nível – Utilizada para vencer grandes vãos, permitindo usufruir do piso de cobertura para habitação. Constituída por dois pendurais, duas escoras, dois tirantes, uma linha, duas pernas e um nível que une as pernas; IV.3. Asna de tesoura – Utilizada quando não se pretendia a presença da linha. Existem diferentes tipos. V. Asnas de lanternim – Para edifícios industriais, fábricas e armazéns, promovendo iluminação e/ou ventilação, por intermédio de caixilharia e envidraçados: V.1. Asna de lanternim vulgar – Similar à asna de nível, na qual são acrescentados prumos na parte superior e uma asna pequena; V.2. Asna de Tesoura para Lanternim – Frequentemente utilizada em coberturas de grande dimensão. Sendo similar à asna de tesoura, provida de escoras em cruzamento, com o acrescento do lanternim. VI. Asnas de Tipo Fabril – Implementadas em edifícios industriais ou fábricas, geralmente de grandes dimensões. São aplicadas em cadeia, e uma das duas vertentes do telhado é apenas destinada à entrada de luz natural, preenchida por envidraçado: VI.1. Asna fabril simples – Possui pequena dimensão, e era aplicada sobretudo em oficinas e em vãos inferiores a 8 m; VI.2. Asna fabril composta – Asna similar à anterior, mas de maiores dimensões, sendo constituída por duas escoras e dois tirantes em estribos de ferro; VI.3. Asna fabril de escoras – Constituída por duas escoras de maiores dimensões, assentes em cachorros encastrados nas paredes ou pilares onde as asnas assentam. Figura 2. Tipos de Asnas [21] 2.4 Ligações e assentamento dos elementos das coberturas tradicionais As ligações das coberturas podem ser por entalhe, com elementos metálicos ou mistas. Os pontos de ligação são zonas mais fracas, frágeis e críticas, geralmente sujeitas a esforços localizados, pelo que as ligações são fundamentais para assegurar a união, integridade, rigidez e robustez de toda a estrutura. Nas ligações tradicionais, a transmissão de esforços é realizada por atrito e compressão na interface entre os elementos. O surgimento dos elementos metálicos, designados por ferragens ou ligações mecânicas, representou um complemento às ligações tradicionais, assegurando maior estabilidade e resistência [4] [7] [10] [20] [21]. Para o assentamento das asnas considera-se a espessura da parede, tendo melhor apoio quando a interceção das linhas de eixo da perna e da linha da asna cai sobre um terço da espessura da parede (Fig. 3). A entrega das linhas deve ser até 2/3 da espessura da parede, na dimensão de cerca de 0,30 m. Estas assentam nas paredes por intermédio de elegimentos em madeira, tijolo ou pedra [1] [21]. Quando não é possível fazer o assentamento das asnas nestas condições e as linhas de eixo das peças da asna caem fora da parede, é utilizado o assentamento de um cachorro de pedra, para apoio da linha da asna. Assim, o frechal pode ficar na prumada do paramento interior da parede permitindo a largura conveniente ao algeroz e a elevação da platibanda [21]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 3. Representação de dois tipos de assentamento das asnas na parede em função do tipo arquitetónico da cobertura. a) cobertura com beirado; b) cobertura com algeroz (adaptado de [12] [21]) 3 ANOMALIAS A degradação da estrutura de cobertura, dá-se pela degradação dos seus materiais ou pela degradação, física/mecânica do sistema no seu conjunto. Os fatores de degradação da madeira podem ser físicos (fogo, fendas e empenos, agentes atmosféricos), químicos e biológicos (fungos cromogéneos, fungos de podridão e insetos (carunchos, térmitas)) [5] [22]. Nas coberturas também podem existir patologias com origem em defeitos estruturais como geometria e/ou secções inadequadas, excentricidade nos apoios, falta de contraventamento das asnas, afastamentos elevados entre asnas, entre outros [4] [23]. A ausência de ventilação pode conduzir a um aumento de humidade e temperatura, criando condições propícias a condensação e instalação de agentes biológicos. A implantação ou acréscimo de redes de infraestruturas, que levam ao corte de alguns elementos de madeira, induz a estrutura a variações de esforços. A água é responsável por um grande número de anomalias, das quais se destacam a degradação por fungos de podridão e/ou por térmitas subterrâneas [22]. A madeira de cerne das espécies resinosas tem, em geral, menor durabilidade natural a estes agentes biológicos que a das espécies folhosas e a madeira de borne é suscetível ou não durável, para todas as espécies. Esta passagem da água para a estrutura interior, dá-se por vários tipos de deficiências do revestimento, acontecendo frequentemen-te devido a fraturas e desalinhamentos das fiadas de telhas [4]. Particularmente, na zona do beirado, onde a inclinação da cobertura é menor, dá-se com frequência a acumulação de terra e detritos, tendo como consequência o crescimento de plantas, entupimento de caleiras e tubos de queda e a inevitável entrada de água para a estrutura do edifício. Também as zonas singulares, como larós e remates com elementos emergentes ou paredes, são muito propícios à degradação dos sistemas de estanquidade [3]. Quando o acesso de água se dá pelas zonas dos beirados ou dos algerozes, atinge o ponto de maior sensibilidade da asna, que é a sua ligação perna/linha e parede (Fig.3). 4 INSPEÇÃO E MÉTODOS DE ENSAIO A metodologia e grau de profundidade de uma ação de inspeção, dependem, em primeira instância, do estado de conservação do edifício, mas também do nível de importância patrimonial do edifício e do objetivo pretendido com a própria inspeção [14]. De acordo com Ferreira [5], nas intervenções deve ser seguida uma metodologia que respeite as características do edifício, a qual engloba as seguintes fases: recolha de informação sobre o desempenho da construção; determinação das causas de danos; avaliação da importância e extensão das degradações. Primeiramente deve ser realizada a caracterização da estrutura e do seu histórico. Após esta identificação é necessário determinar as causas das anomalias através de inspeções e métodos de ensaio. Para avaliar a condição da madeira existem técnicas destrutivas, semi destrutivas e não destrutivas, sendo as últimas sempre preferíveis [4] [22] [24] [25]. As técnicas destrutivas consistem na realização de ensaios no local ou na extração de elementos para ensaio em laboratório. As técnicas semi destrutivas podem exigir extração de pequenas amostras para ensaio em laboratório e permitem estimar as propriedades mecânicas da madeira, por: I. Extração de carotes; II. Arrancamento de parafusos. As técnicas não destrutivas são as preferíveis e mais utilizadas, permitindo, em muitos casos obter toda a informação necessária para as ações de conservação. Indicam-se as seguintes: I. A inspeção visual permite identificar, p. ex., as características físicas, o tipo de degradação biológica e deformações; II. O ensaio de resistência à perfuração avalia as zonas degradadas, podridões ou vazios internos da madeira. Esta técnica é muito útil e relativamente fácil de utilizar in situ, tendo a limitação de ser utilizável apenas em peças acessíveis; III. O ensaio de penetração por impacto utilizando o pylodin avalia a degradação superficial da madeira, por medição da sua dureza. Tendo como limitações o facto de a medição ser superficial e a não deteção de defeitos além dos que intersecta; 491 492 IV. A técnica de ultra-sons deteta defeitos ou vazios em elementos e avalia a sua uniformidade, de acordo com o tempo de propagação da onda que se relaciona com o módulo de elasticidade da madeira. A técnica tem limitações, nomeadamente no contacto dos transdutores com a madeira; V. A espectroscopia por infravermelhos deteta nós, fendas, desvio de fibras, humidade na superfície, agentes de degradação e microrganismos, sendo adaptável apenas a pequenas áreas; VI. A radioscopia digital identifica a presença de elementos metálicos, fendas e defeitos de construção. As limitações são o custo, a distância de operação, ser adaptável a pequenas áreas e em faces acessíveis dos elementos [22] [24] [25]. 5 REABILITAÇÃO 5.1 Manutenção e conservação de coberturas de madeira As intervenções de manutenção em coberturas de madeira permitem a dilatação do seu ciclo de vida. As intervenções de reabilitação deverão ter como princípio geral o respeito e conservação do material, mantendo o mais possível a sua natureza, conceção e solução original da estrutura, conservando a autenticidade e integridade do património cultural [14] [20] [26]. Deve ser feita a escolha de medidas corretivas menos intrusivas e mais bem adaptadas; definição atempada e planeada das intervenções; e monitorização do comportamento, após as intervenções [5]. 5.2 Tipificação de soluções de reabilitação No restauro das coberturas de madeiras deverá seguir-se as seguintes recomendações [26]: Realizar inspeções periódicas às estruturas; Evitar desmontar os elementos estruturais de madeira, uma vez que a futura montagem irá colocar esses elementos em diferentes estados de tensão; Melhorar as condições de serviço das peças; Restaurar primeiro os elementos mais importantes, robustos e/ou degradados. Existem vários níveis de intervenção, nomeadamente: Reparação pontual de elementos degradados; Substituição pontual, com materiais e técnicas tradicionais ou semelhantes às existentes; Reforço de estruturas existentes com aplicação de elementos novos ou de outra natureza; e Substituição integral por uma nova solução estrutural. A solução ideal será uma das três primeiras, contudo a reparação e substituição pontual de elementos degradados usando técnicas antigas e materiais de ligação modernos assegura um desempenho melhorado [26]. As técnicas de reabilitação podem ser divididas em dois grupos: as técnicas de reparação ou consolidação e as técnicas de reforço. As primeiras repõem a capacidade resistente inicial da estrutura e as segundas aumentam a capacidade de carga, ou limitam a deformação da estrutura. As principais técnicas na atuação em coberturas são [7]: I. Técnicas Tradicionais: Reforço de elementos por aplicação de empalmes e talas de madeira; Reparação de fendas com parafusos; Reparação de fendas por cintagem; Adição de novos elementos de estrutura de reforço: asnas paralelas às existentes, colocação de vigas transversais; e Reforço de elementos por colocação de elementos e próteses metálicas. II. Técnicas recentes - Técnicas de reparação e reforço com produtos epoxídicos: Reparação de fendas com adesivo epoxídico; Reparação de fendas com adesivo de epóxido e varões de reforço; Aumento da inércia das vigas de madeira com recurso a argamassa epoxídica; e Reforço de vigas de madeira com compósitos FRP (polímeros reforçados com fibras). III. Reparação, substituição parcial ou reconstituição de secções de madeira: Consolidação de descontinuidades por colocação de uma armadura distribuída na madeira; Reforço da ligação entre peças/ juntas com elementos de madeira, cavilhas inox ou aço e resina de epóxido (Fig. 4); Reforço de ligações de topo entre elementos de madeira; Substituição do apoio de uma asna deteriorado por uma peça idêntica da mesma espécie de madeira ou de outra semelhante [27]. Atualmente, a utilização da argamassa epoxídica para a substituição do apoio de uma asna deteriorado e para o aumento da inércia das vigas de madeira é muito rara, uma vez que se detetou que a longevidade era curta. Para além disso, tendo a madeira e a argamassa comportamentos muito distintos, com o tempo verificavam-se fissuras entre os materiais, permitindo entrada de água e posterior degradação. Sendo o reforço uma das técnicas mais empregues, será necessário ter em conta alguns aspetos fulcrais para a sua conceção ser eficaz [20]: No caso de se tratar de troços de madeira nova, esta deverá ser da mesma espécie que a existente; Quando se trata do reforço local de uma zona degradada, é necessário preservar a sua rigidez inicial, para não provocar alterações significativas na distribuição de tensões entre elementos e ligações e não comprometer o comportamento global da estrutura, sob ações estáticas e cíclicas. 493 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas IV. Técnicas de aplicação de pré-esforço e tirantes de aço (Fig. 5): Devem ser evitadas as conceções que possibilitem humidade na zona reforçada e que comprometam o comportamento da estrutura sob condições acidentais, como seja o fogo. No entanto, a opção por uma técnica de reforço só deverá ser efetuada após um correto diagnóstico das anomalias existentes. Assim, a escolha da solução final deverá ser tomada a partir de um estudo exaustivo e criterioso de todas as soluções propostas [20]. Figura 4. (a) Prótese coladas com adesivo epóxi; (b) viga original; (c) barras de aço ou de fibra de vidro coladas com adesivo epóxi [28] Figura 5. Tirantes em dois tipos de treliças [28] 6 CONCLUSÕES Conhecer a arte de construir coberturas de madeira e de que forma se podem reabilitar é da maior relevância dada a abundante presença deste material nas construções antigas e atuais assentes nas capacidades estruturais da madeira, no preço, na facilidade de obtenção e na sustentabilidade das construções. Este artigo, permite auxiliar a caracterização e a avaliação de coberturas de madeira para reabilitação, através do conhecimento das técnicas construtivas, do tipo de estrutura, das anomalias, de métodos de ensaio e de soluções de reabilitação, possibilitando assim um conhecimento sintético de todos estes pontos e auxiliando a tomada de decisões numa reabilitação. REFERÊNCIAS [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] [26] [27] [28] Segurado, J. E. dos S. (1935). Trabalhos de carpintaria civil. Biblioteca de Instrução Profissional. 8a. edição Rev. Lisboa Livraria Bertrand. Clemente, J.S. (1988). Estruturas de madeira em coberturas de edifícios correntes. Em “Coberturas de Edifícios”- LNEC, CPP 516, reimpressão fac-similada da edição de 1976. Lisboa. Appleton, J. (2003). Reabilitação de edifícios antigos. Patologias e tecnologias de intervenção. Amadora, Edições Orion. Israel, R. M. C. (2017). 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Almeida Instituto Politécnico de Viseu, Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu, Departamento de Engenharia Civil, Viseu, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Pedra & Cal nº 70, versão online em: www.pedraecal.org, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. RESUMO Reabilitar edifícios com qualidade pressupõe sempre um conhecimento prévio detalhado dos seus componentes, de forma a que a solução final possa conciliar preocupações de desempenho técnico, sustentabilidade ambiental e valorização da pré-existência. Para isso, é fundamental que sejam desenvolvidas campanhas de inspeção e análise dos elementos a reabilitar, tendo em atenção não só as suas principais características construtivas e arquitetónicas, mas também as suas anomalias e limitações de desempenho. No caso específico das coberturas tradicionais, estas são um dos principais elementos de proteção dos edifícios, razão pela qual se revestem da maior importância no processo de intervenção. No entanto, a sua diversidade intrínseca e específica faz com que a adoção de soluções padronizadas seja particularmente complexa, face à diversidade de elementos, materiais e geometrias. Não obstante, esta diversidade requer uma abordagem atenta que, independentemente de se tratar de uma análise individual ou coletiva, permita ter em conta as suas características identitárias, a procura de soluções sustentáveis e a manutenção, ou melhoria, do seu desempenho técnico e funcional. O objeto de estudo deste artigo consiste nas coberturas de um conjunto de edifícios do centro histórico de Viseu, tendo como principal objetivo a apresentação de uma metodologia de inspeção e registo segundo diferentes pontos de vista que importa sistematizar. A cidade de Viseu é atualmente a segunda maior cidade da Região Centro de Portugal Continental, com cerca de 60.000 habitantes. O seu centro histórico remonta à época medieval, sendo que os edifícios que o compõem foram construídos, na sua maioria, entre o século XVI e XX (Figura 1). A Área de Reabilitação Urbana (ARU) da cidade de Viseu é composta por cerca de 630 edifícios, tendo resultado de um amplo processo de reflexão estratégica. PALAVRAS-CHAVE: Reabilitação de coberturas; Telhados tradicionais; Inspeção de coberturas; Viseu-património 495 496 Figura 1. Planta da zona histórica de Viseu (fonte: Google Maps) e fotografia do Largo Pintor Gata No âmbito das iniciativas municipais para a revitalização do centro histórico destaca-se o projeto “Viseu Património”, desenvolvido ao longo de três anos pelo Instituto Pedro Nunes para a Câmara Municipal de Viseu. Este artigo insere-se no âmbito da investigação desenvolvida nesse projeto. Para esse efeito, procedeu-se a um extenso processo de levantamento e caracterização dos edifícios do centro histórico da cidade. Face ao volume de trabalho desenvolvido no âmbito do projeto “Viseu Património”, faz-se, neste artigo, a consolidação da informação, incluindo a apresentação dos vários tipos de estratégias e técnicas de observação que constituíram a principal metodologia de trabalho para a caracterização das coberturas. Os objetivos deste artigo são: • Apresentação da metodologia de observação, registo e análise das coberturas do Centro histórico de Viseu; • Apresentação das principais ferramentas de apoio à metodologia desenvolvida; • Descrição dos principais resultados obtidos relativamente à caracterização do objeto de estudo; • Síntese de conclusões e indicação de estratégias futuras para aprofundamento do trabalho realizado. A metodologia adoptada para a observação, registo e análise das coberturas do Centro histórico de Viseu teve como passo inicial a definição de possíveis níveis de inspeção que simultaneamente permitissem a otimização do processo de análise e registo das características das coberturas, e promovessem a observação do maior número dos componentes que as compõem. Assim, cada nível de inspeção deve permitir a obtenção de informação distinta mas complementar, possibilitando uma caracterização exaustiva, sob diferentes pontos de vista, das coberturas a observar. Para cada nível de inspeção foram desenvolvidas fichas de registo e caracterização em formato Excel em que, para cada edifício, é possível registar as características observáveis nesse nível. Apresentam-se, para cada nível de inspeção, o seu âmbito e principais vantagens, bem como a informação que permitem obter relativamente às coberturas inespecionadas, sendo os níveis de inspeção os seguintes: (1) vista exterior obtida com apoio de drone; (2) vista exterior obtida por observação direta ao nível da rua; (3) vista interior obtida através de visita ao desvão da cobertura. A metodologia apresentada foi posteriormente utilizada para a caracterização de coberturas de edifícios no Centro histórico de Viseu. Neste artigo, apresentam-se apenas os resultados relativos a ao nível de inspeção 1, cuja metodologia foi aplicada a 299 edifícios do centro histórico de Viseu (Figura 2). Este universo de análise corresponde a zonas específicas de coesão na área histórica da cidade, nomeadamente em torno das suas principais artérias e praças mais centrais. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 4: Mapa das 299 coberturas inspecionadas com drone no Centro histórico de Viseu A informação apresentada diz respeito a aspetos fundamentais para a caracterização e análise dos diversos elementos que compõem as coberturas observadas, nomeadamente relacionados com a sua geometria, revestimento, sistema de drenagem, singularidades, ou remates. O trabalho apresentado teve como principal objetivo apresentar uma metodologia de observação e registo de coberturas em núcleos históricos, desenvolvida e aplicada no contexto da cidade de Viseu, que inclui 3 níveis de observação distintos mas complementares, cada um com vantagens específicas mas também limitações. Não obstante, todos contribuem para o conhecimento exaustivo dos telhados e elementos que os compõem, passo fundamental para a sua caracterização e análise como elemento prévio à definição de intervenções conscientes e adaptadas. Este processo evidenciou uma matriz de características comuns aos edifícios analisados, indicadora da sua coerência e coesão enquanto conjunto edificado, bem como diferenças significativas que sublinham a sua heterogeneidade e valores indentitários singulares, que importa analisar e respeitar. O desenvolvimento de estudos desta natureza é fundamental para promover o conhecimento detalhado das realidades construídas que compõem os centros históricos, constituindo o primeiro passo no que deve ser o debate e reflexão relativamente ao património construído das cidades. 497 498 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Construção em Calcário em Terras de Sicó: uma abordagem pedagógica J. Mendes Silva Universidade de Coimbra, ADAI, Departamento de Engenharia Civil, Coimbra, Portugal, [email protected] Lídia Gil Catarino Universidade de Coimbra, CGeo, Departamento de Ciências da Terra, Coimbra, Portugal, [email protected] Vanessa P. Almeida Instituto Pedro Nunes, Coimbra, Portugal, [email protected] Catarina P. Mouraz Universidade de Coimbra, Departamento de Engenharia Civil, Coimbra, Portugal, [email protected] RESUMO O reconhecimento da importância do património construído tem vindo a acentuar-se e a evoluir, não só no conceito, mas, sobretudo, na sua abrangência. Esta maior abrangência não se traduz apenas na inclusão de construções correntes mas também no reconhecimento de outros valores para além dos estéticos e artísticos, que durante muito tempo marcaram a definição do valor arquitetónico. O Decreto-Lei nº 95/2019 atualiza a interpretação do valor da preexistência, aí incluindo valores científicos, tecnológicos e/ou socioculturais do edificado. Todos eles, segundo o mesmo diploma, ganham expressão no “edificado corrente através das características arquitetónicas, construtivas e espaciais, que se refletem na sua singularidade e expressão de conjunto, na coerência construtiva e funcional, na adequação aos modos de vida, bem como no seu reconhecimento pela comunidade”. Não pode deixar-se de valorizar esta rutura com uma visão mais tradicional e limitada e retirar daí as necessárias consequências, em termos da necessidade de estudo e caracterização do edificado, nas suas mais diversas expressões, e onde é importante incluir o edificado rural em alvenaria de pedra que, apesar de ainda pouco estudado, capta cada vez mais o interesse de autarquias, associações de desenvolvimento local e académicos, pela expressão própria e contributo identitário nas diversas regiões, a que estão em geral associadas formas, materiais e tecnologias específicas. Um grupo de alunos e professores de arquitetura da Universidade de Coimbra, em articulação com os municípios da zona de Sicó, iniciou um processo de estudo detalhado das aldeias de calcário, em que, numa fase inicial, a engenharia civil teve a oportunidade de dar um contributo pedagógico ao apresentar um conjunto de dez desafios de observação das construções existentes. É essa a abordagem deste artigo, que inclui uma caracterização sumária da realidade em estudo. PALAVRAS-CHAVE: Construção vernácula; Ensino da reabilitação; Alvenaria de pedra; Aldeias de calcário 499 500 1 ENQUADRAMENTO O edificado corrente tem assumido destaque na última década com a afirmação pública do seu valor e reconhecimento da sua importância como herança cultural, com expressão distinta do património cultural classificado, mas com igual dignidade, exigindo uma abordagem própria. Conhecer com detalhe este património e lidar com a sua enorme diversidade é o primeiro e principal desafio para a sua proteção e valorização, numa perspetiva dinâmica e sustentável. O Decreto-Lei nº 95/2019 [1] constitui um passo fundamental para este desígnio ao estabelecer os princípios fundamentais da reabilitação, entre os quais o “Princípio da Proteção e Valorização do Existente”, que atualiza a interpretação do valor da preexistência, aí incluindo valores científicos, tecnológicos e socioculturais do edificado. Todos eles, segundo o mesmo diploma, ganham expressão no “edificado corrente através das características arquitetónicas, construtivas e espaciais, que se refletem na sua singularidade e expressão de conjunto, na coerência construtiva e funcional, na adequação aos modos de vida, bem como no seu reconhecimento pela comunidade”. É nesta rutura com uma visão mais tradicional e limitada que surgem inúmeras oportunidades de investigação e pedagogia, onde se inclui a pouco estudada construção vernácula, nomeadamente nas muitas aldeias do interior que, nos últimos anos, se têm tentado convocar para o desígnio do desenvolvimento local e da coesão territorial. As aldeias de calcário da Serra de Sicó (figura 1) iniciaram recentemente esse percurso e estão a ser objeto de estudo de um grupo de alunos e professores do Departamento de Arquitetura da Universidade de Coimbra. Na fase inicial a engenharia civil teve a oportunidade de dar um contributo pedagógico ao apresentar uma proposta de iniciação à leitura destes conjuntos edificados na perspetiva construtiva, através de dez desafios de observação das construções existentes. É essa a abordagem deste artigo, que inclui uma contextualização e caracterização sumária da realidade em estudo, nomeadamente dos recursos naturais da região que mais determinaram o principal material de construção: a pedra calcária. Figura 1. Imagens gerais de aldeias de calcário das ‘Terras de Sicó’ 2 CONTEXTUALIZAÇÃO DO OBJECTO DE ESTUDO As serras e os maciços calcários são territórios que, através de processos de carsificação, apresentam “a rocha nua, perfurada e lavrada em espectaculares campos de lapiás, as vertentes íngremes e pedregosas, associadas a profundos canhões fluviocársicos ou a falhas recentes, e as depressões fechadas, por vezes com pequenas lagoas de arranjo antrópico para dessedentar o gado” [2]. Ainda nas palavras de Lúcio Cunha [2], a ‘paisagem de pedra’ é definida pela existência retalhada dos solos e pela falta de água à superfície, acentuada pela apropriação do Homem que, embora para uma escassa agricultura de sequeiro ou pastorícia, empreende “um árduo trabalho de despedrega de que os muros de pedra solta ou simples amontoados de pedra (os “moroiços”)” ou “os pequenos abrigos de pastor, totalmente construídos em pedra solta” são exemplo [2]. 501 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Integrado no carso português, o Maciço de Sicó, com cerca de 430 Km , situa-se na Orla Meso-Cenozóica Ocidental, e “corresponde genericamente a um carso coberto, apenas parcialmente exumado das sucessivas coberturas gresosas que aí se instalaram” [3]. Pesem embora estas coberturas, a água contacta com a superfície calcária, e a sua carsificação gera uma rede de galerias hipogeias e exsurgências que abastecem os concelhos de Alvaiázere, Ansião e Pombal (distrito de Leiria), e Condeixa-a-Nova, Penela e Soure (distrito de Coimbra). 2 É neste contexto que se encontra o Maciço de Sicó, também conhecido como ‘Terras de Sicó’, que se estende pelos concelhos acima indicados, constituindo um território com uma débil dinâmica demográfica, económica, social e cultural, com baixas densidades populacionais, sobretudo nas freguesias do seu núcleo. Resultante das específicas características geomorfológicas, hidrológicas, bióticas e humanas deste território, a identidade das ‘Terras de Sicó’ encerra múltiplos recursos, entre os quais o património construído. Este, conforme toda a construção vernácula, aproveita as propriedades geológicas do local onde se implanta, como a pedra calcária, de baixo processamento e energia incorporada. Esquecido nos inquéritos à arquitetura popular em Portugal [4], as ‘Aldeias de Calcário’ apresentam vários exemplos de edifícios com planta retangular, dois pisos (o térreo para os currais e o primeiro para a habitação), com varanda alpendrada e escadas exteriores em pedra. As paredes são de alvenaria de pedra calcária, comummente argamassadas, com a chaminé, por vezes, evidenciada. 3 RECURSOS LOCAIS VERSUS TECNOLOGIA CONSTRUTIVA Os principais materiais utilizados na construção das aldeias das ‘Terras de Sicó’ são, por norma, os que se encontram na natureza local (madeira, pedra, ou argila), mas é na pedra que se se encontra o elo mais forte, que determina e influencia a forma e tecnologia dominantes nestas construções. Do ponto de vista geológico, as ‘Terras de Sicó’ integram-se na Orla Meso-Cenozóica Ocidental, litologicamente no sector setentrional da Bacia Lusitânica, fazendo parte da paisagem cársica do Maciço do Sicó [5,6]. Neste enquadramento, a rocha que aflora na região é maioritariamente o calcário, apresentando, no entanto, propriedades físicas e químicas que podem ser diversas, função do estrato de que fazem parte. Convém salientar que, embora seja definida como uma região calcária, existem localmente depósitos de terra rossa, maioritariamente constituída por argilas vermelhas, que preenche as cavidades existentes na morfologia cársica. Com base no conhecimento local sempre foi fácil saber onde ir buscar o material adequado para a construção de alvenaria de pedra e é ainda hoje possível encontrar antigas pedreiras exploradas como atividade familiar, que estiveram ativas até meados do século XX. São disso exemplo a “pedreira dos Pita”, a “pedreira dos Manaia” e a “pedreira dos Parizos” localizadas nas proximidades da Ameixeira [7], existindo um elevado número de outras dispersas na região. Atualmente existe um número muito reduzido de explorações deste tipo com carácter artesanal, de que se destaca a pedreira do Zambujal, que fornece pedra de calçada e cubos para pavimentos rodoviários. Na alvenaria, para além das pedras, é necessária a existência de uma argamassa que faça a sua união. Esta é obtida a partir de areia (ou terra), água e um ligante, sendo vulgarmente utilizado como ligante a cal aérea ou a cal hidráulica. A obtenção de cal está em ligação direta com o calcário e, se para a construção são fundamentais as propriedades físicas, para a cal é de maior importância a composição química. Estão identificados na região diversos fornos de cal, dos quais se destaca os existentes em Rebolia de Cima, Arrifana, Ega e vários em Fornos de Castel [7]. Para a cobertura do telhado, de modo distinto de outros locais, como as aldeias de xisto, não eram utilizadas placas de ardósia, mas telhas cerâmicas obtidas com material também local, que resulta da utilização de argila proveniente da terra rossa existente nas cavidades cársicas. Esta era limpa de raízes e matéria orgânica, sendo ainda frequentemente depurada várias vezes para melhorar as características plásticas que ajudam na moldagem das peças. Nas Terras de Sicó são ainda frequentes os depósitos de argilas comuns como os que ocorrem entre Taveiro e Condeixa-a-Nova [8], mas também no Sebal, Anobra e em Miranda do Corvo. Próximo do forno de cal existente na Ega, é ainda conhecido um antigo forno de telha. 502 4 DEZ OLHARES SOBRE A CONSTRUÇÃO DE CALCÁRIO: PROPOSTA PARA UMA DESCOBERTA PEDAGÓGICA Numa aproximação pedagógica tradicional a este tipo de construção em alvenaria de pedra, devem seguir-se abordagens que incluam, de forma sistemática, a identificação e caracterização dos materiais (não só os pétreos, mas também a cal, a terra, os cerâmicos, a madeira e os metais), a caracterização do aparelho da alvenaria e da sua estrutura transversal, o remate dos vãos, os arcos e o efeito de arco natural, a ligação entre paredes, com destaque para os cunhais, as fundações, as cargas e o modo como estas são aplicadas à alvenaria. Numa perspetiva mais abrangente, importaria ainda abordar os edifícios, a organização de conjunto, a geometria, a composição, a organização funcional, a resistência, a durabilidade, o estado de conservação e as estratégias e técnicas de reabilitação. No arranque do projeto que serviu de base ao presente estudo, optou-se por uma aproximação pedagógica à construção das aldeias de calcário da Serra de Sicó, a partir da observação local de características identitárias desta construção, em quatro aldeias, sintetizando-o em dez pontos de vista que, posteriormente, poderão dar lugar à abordagem mais formal acima referida. As figuras 2 e 3 ilustram, de forma sucinta, estas dez abordagens, ou, melhor, a lista de dez aspetos que importa observar e compreender num primeiro contacto com esta construção, abaixo descritos. [#01] Os rebocos e as argamassas As argamassas de cal estão presentes em muitos destes edifícios, sobretudo como revestimento exterior, sob a forma de rebocos com 4 ou mais centímetros de espessura, acabados de forma mais corrente ou, nalguns casos, com barramentos finos, também de cal. Além das casas que estão rebocadas, outras poderiam ter recebido o mesmo revestimento, mas essa distinção era dada a edifícios de habitação com maior qualidade e, por isso, também associadas à capacidade económica dos proprietários. Já nas juntas de assentamento, a cal era praticamente inexistente, usando-se o barro para o efeito. Estas juntas de barro exigem um particular cuidado com a execução e manutenção dos rebocos exteriores, uma vez que eles constituem a sua maior proteção contra a ação da água. Compreender em cada edifício o que deve (e se deve) ser rebocado é um desafio importante, cuja resposta se deve ancorar numa análise técnica, evitando soluções de carácter “pitoresco”, muitas vezes nefastas, que tendem a colocar a pedra à vista em todas paredes de alvenarias. [#02] Detalhes, organização e hierarquia da alvenaria Apesar de se tratar de uma construção vernácula, feita por artífices locais com recurso aos materiais da região e sem um projeto prévio, nos termos em que hoje os conhecemos, todas estas construções obedecem a cânones que é importante identificar e valorizar [9]. A escolha das pedras e o seu modo de colocação em cunhais, na envolvente das janelas e nas padieiras das portas, são um importante exemplo disso. No caso das molduras dos vãos, o cuidado ainda é mais evidente quando se percebe que as pedras são de grande dimensão, de modo a criar ligação com a restante alvenaria, mas são talhadas de modo a que, depois de executado o reboco, pareçam ter a expressão de apenas uma moldura decorativa, ficando cobertas as zonas de ligação. Nas padieiras das portas, são evidentes os cuidados construtivos para a redução da carga sobre a moldura da pedra, criando arcos de descarga ou mecanismos equivalentes que atenuem o seu efeito. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas [#03] Telhados correntes com soluções tradicionais Os telhados são de telha cerâmica, em geral telha canudo artesanal mas, nalguns casos, já com telha marselha. As estruturas são simples, evitando, sempre que o vão o permite, a utilização de asnas, privilegiando soluções de duas águas com viga de cumeeira e varas a descarregar sobre a parede. Aqui também se faz sentir alguma hierarquia da construção, destacando as que apresentam beiral duplo, por vezes decorado, com uma transição suave e muito adequada entre este e o plano da vertente, a montante, bem mais inclinado. O rigor da execução destes beirais é um fator determinante para a longevidade das paredes de fachadas, quer pela preservação dos rebocos, quer pela preservação do miolo das alvenarias, que é muito vulnerável à ação da água. [#04] Escadas exteriores em pedra As escadas exteriores em pedra para acesso à habitação que, em geral, se situa no andar superior, são um elemento construtivo acessório mas fundamental, e obedecem a uma lógica própria, quer na forma, quer na constituição, conciliando as funções de acesso, a garantia de segurança e durabilidade, a compacidade e a limitação do afastamento ao plano da fachada e, ainda, a proteção do acesso à loja, seja ela destinada aos animais, a alfaias ou bens agrícolas. Tem destaque a dimensão dos blocos de pedra dos degraus e o modo como se sobrepõem para travamento mútuo, os grandes blocos que constituem as guardas do patamar de chegada e, também, a dimensão das lajes de pedra que forma o patamar e que, em esforço de flexão que lhes é sempre desfavorável, permitem a entrada da loja e a sua proteção. [#05] Ornamentos Nestes edifícios os ornamentos exteriores, sobretudo em pedra e mais raramente em argamassa de cal, reúnem uma grande carga artística, histórica, social e cultural mas não esquecem, em geral, uma perspetiva funcional. Dir-se-ia mesmo que têm quase sempre origem num exigência funcional, ainda que ela possa ser mais imaterial, como as que resultam das práticas religiosas. [#06] O interior das habitações O aspeto austero do exterior da construção vernácula em alvenaria de pedra de calcário não é alheio à simplicidade da habitação e, portanto, do interior habitável destes edifícios. No entanto, contrariamente ao que se possa imaginar, o interior era espartano mas cuidado e, também aí, a hierarquia das soluções construtivas e o uso criterioso e limitado dos materiais eram uma constante, com soalhos em madeira e paredes, ora de tabique, ora de pranchas de madeira, num esforço de simplificação e aproveitamento do espaço que é sempre exíguo. [#07] A singularidade das “falsas” padieiras Apesar de já referido a propósito da organização e hierarquização dos vários componentes das paredes de alvenaria, não é possível conhecer estas construções de calcário sem observar com detalhe a inteligência das “falsas” padeiras das portas. Aqui, contrariamente o que se pode observar em muitas construções de pedra em outras zonas do país, com outras geologias, não se encontram padieiras de madeira nas portas ou ocorrem de foram pontual. Assim, poder-se-ia esperar a inclusão de arcos de descarga, também em pedra, sobre as portas, para suportar à compressão as cargas verticais superiores, com ou sem elemento horizontal subjacente que limitasse o topo da porta. No entanto, ao invés, é recorrente a criação de um espaço vazio sobre a parte central da padieira, aplicando cargas apenas perto do apoios, evitando a flexão e o risco de rotura, contribuindo ainda para a estabilização dos apoios. 503 504 [#01] Os rebocos e as argamassas [#02] Detalhes, organização e hierarquia da alvenaria [#03] Telhados correntes com soluções tradicionais [#04] Escadas exteriores em pedra [#05] Ornamentos Figura 2. Olhares pedagógicos para aproximação às construções das aldeias de calcário (#01 a #05) CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas [#08] A estrutura das janelas As janelas são, em geral, de pequena dimensão e a sua expressão mais visível é a do ornamento de pedra dos vão. No entanto, importa perceber como esse ornamento é executado para uma boa ligação à restante parede (o que já foi referido atrás), como é feita a padieira, que se estende para além do vão até à face interior da parede confinante (mais espessa) e o peitoril que se estende, com frequência para o pano de peito, num único bloco de pedra. Este pano de peito, que é sempre muito menos espesso que a parede principal para permitir que os habitantes assomem à janela e para reduzir o peso sobre eventual padieira subjacente, inclui, em alguns casos, elementos decorativos salientes talhados na própria pedra. Esta harmonia entre forma, função e tecnologia está também presente no enviesamento das laterais do vão, no interior, para melhor acesso à janela e maior entrada de luz. [#09] Padieiras triangulares em portas e nichos A arte de vencer os vãos horizontais sem recurso a materiais com resistência significativa à tração (como é o caso da madeira) marca de forma indelével as soluções construtivas observadas nestas aldeias de calcário. Além dos exemplos já apresentados, merece destaque a solução em triângulo sobre a padieira e sem preenchimento do seu interior. Esta situação observa-se em portas, mas também em nichos praticados na face interior das paredes exteriores , para servir de arrumo dentro das habitações. [#10] Vegetação e colonizações biológicas na pedra e nas alvenarias A vegetação (que em geral cresce nas juntas de terra da alvenaria) e as colonizações biológicas, incluindo líquenes, que se desenvolvem na superfície da pedra são uma constante nestas construções e podem ter, em simultâneo, efeitos negativos e positivos. Em geral, quando crescem de forma moderada e sem raízes de dimensão suficiente para provocar o deslocamento ou a fratura de blocos de pedra, podem até ter um efeito estabilizador das paredes e das suas juntas. Os líquenes e outras espécies afins podem corroer, de forma ligeira, o calcário mais brando, mas essa ação só é verdadeiramente nefasta em elementos ornamentais de superfície lisa ou desenho detalhado, havendo mesmos movimentos internacionais que defendem a sua preservação nas ações de reabilitação, como mais um elemento identitário da construção [10]. 5 NOTA FINAL A construção vernácula em Portugal tem particular expressão nas aldeias do interior, frequentemente marcadas do ponto de vista construtivo e arquitetónico pelos materiais dominantes da região, que se tornam a sua marca identitária. Nas “Terras de Sicó”, na zona centro de Portugal, as características geológicas do território há muito definiram a matriz das aldeias de calcário que, atingidas pelo abandono das populações, têm agora uma nova oportunidade com o surgimento de projetos de desenvolvimento local que as consideram com um ativo fundamental. Intervir neste território, como em qualquer outro similar, implica um conhecimento prévio detalhado das suas características e condicionantes e, de modo particular, da sua construção, afastando de forma energética o risco da anulação da sua identidade pela aplicação de estereótipos. Este esforço de conhecimento implica um processo pedagógico, não só para os que contactam pela primeira vez com estas realidades, mas também para os que, ao longo do tempo, criaram uma imagem simplista do edificado, condicionada pela evidência do seu abandono e desadequação a uma visão progressivamente urbana de habitar. Redescobrir esta realidade construtiva começa pela redescoberta da inteligência popular subjacente à construção das alvenarias. É esse o exercício que aqui se propôs e que se julga replicável para outras realidades. 505 506 [#06] O interior das habitações [#07] A singularidade das “falsas” padieiras [#08] A estrutura das janelas [#09] Padieiras triangulares em portas e nichos [#10] Vegetação e colonizações biológicas na pedra e nas alvenarias Figura 3. Olhares pedagógicos para aproximação às construções das aldeias de calcário (#06 a #10) CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] Decreto-Lei n.º 95/2019 de 18 de Julho, que estabelece o Regime Aplicável à reabilitação de edifícios e frações autónomas. Publicado em Diário da República n.º 136/2019, Série I de 2019-07-18. [2] Cunha, L. (2003). Maciço de Sicó. Valorização dos recursos naturais e criação de emprego a nível local. Territórios, do global ao local e trajectórias de desenvolvimento, 185-198. Coimbra: Centro de Estudos Geográficos de Coimbra. [3] Cunha, L.; Soares, A.F. (1987). A carsificação no Maciço de Sicó. Principais fases de evolução. Cadernos de Geografia, Coimbra, 6:119-137. [4] Ordem dos Arquitectos (2004). Arquitectura Popular em Portugal. 4th ed. Lisboa: Centro Editor Livreiro da Ordem dos Arquitectos. ISBN 972-97668-7-8 [5] Cunha, L., (1990). As Serras Calcárias de Condeixa-Sicó-Alvaiázere. Estudo de Geomorfologia. ed. 1, Coimbra: Instituto Nacional de Investigação Científica (INIC), 329p. [6] Duarte, L.V. & Soares, A.F. (2002). Litostratigrafia das séries margo-calcárias do Jurássico inferior da Bacia Lusitânica (Portugal). Comun. Inst. Geol. e Mineiro, 89:135-154 [7] Pires, V.H.B. (2004). Caracterização e estudo das amostras pétreas idênticas Às recolhidas em escavações arqueológicas da Vila Romana do Rabaçal. Trabalho realizado no âmbito do PRODEP III, (não publicado) 26 p. [8] Lisboa, J. V. V. (2013). Argilas comuns em Portugal Continental : ocorrência e características [Resumo]. In: V Jornadas do Quaternário, APEQ, Porto, 13 e 14 de Dezembro de 2013. [consult. 2020-07-07] Disponível em http://hdl.handle. net/10400.9/2133. [9] Barroso, C. E., Oliveira, D. V., & Ramos, L. F. (2020). Physical and mechanical characterization of vernacular dry stone heritage materials: Schist and granite from Northwest Portugal. Construction and Building Materials, 259, 119705. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119705 [10] Faria, P. (2018). Argamassas de cal e terra: características e possibilidades de aplicação. Ambiente Construído, 18(4), 49-62. http://dx.doi.org/10.1590/s1678-86212018000400292 507 508 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Experimentação de técnicas de luta a umidade ascensional e cristalização de sais em alvenarias de terra no Brasil. O projeto de conservação e restauro e sua contextualização. Mario Fundarò Universidade Federal do Ceará, Departamento de Arquitetura e Urbanismo, Fortaleza, Brasil, [email protected] RESUMO Entre as problemáticas que mais afetam o patrimônio arquitetônico mundial com certeza, aquela da umidade ascendente e cristalização dos sais, é uma das mais recorrentes e de difícil solução. As principais técnicas não invasivas de combate a este problema, desenvolvidas pela grande indústria química do restauro, são pensadas para determinados tipos de materiais como tijolo, pedra sendo os mais recorrentes nas edificações objetos de intervenções de conservação e restauro. Porém, nas últimas décadas, as teorias axiológicas que dominam a reflexão acerca a salvaguarda do patrimônio construído, se orientaram para uma visão mais abrangente do conceito de patrimônio, incluindo obras não consideradas necessariamente monumentais, realizadas com técnicas construtivas mais pobres e simples como, por exemplo, a terra. Neste sentido, no Brasil quase o 70 % do patrimônio arquitetônico tombado possui alvenarias em terra. A frente desta situação nos deparamos com o fato que as técnicas utilizadas na luta contra a umidade ascendente são ainda aquelas desenvolvidas para materiais como tijolo cozido e pedra. Entre a mais utilizadas encontramos a barreira química, porém sem ter conhecimento cientifico do real impacto e comportamento dos produtos utilizados neste material Os nossos estudos sobre o comportamento da técnica de barreira química em alvenarias de terra iniciaram em 2016, numa habitação dos anos 1950 na cidade de Crateús-Ceará (Brasil) com sistema construtivo em adobe. A parede escolhida apresentava danos visíveis como manchas pretas, descolamento do reboco e esfoliamento da pintura. Os dados dos testes realizados confirmaram a análise visual, indicando uma presencia potencial de humidade de tipo ascensional. Foi assim realizado um tratamento com técnica de barreira química mediante injeção por gravidade de fluido hidrófobo. Esta comunicação pretende compartilhar informações sobre os resultados parciais desta experiência, hoje já no âmbito do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal do Ceará, para futuras pesquisas. PALAVRAS CHAVES: Alvenaria de terra, Umidade ascensional, Técnicas de conservação, Barreira química, Projeto. 509 510 1 INTRODUÇÃO A história da arquitetura é feita de perdas. É um dado físico. É a natureza intrínseca dos materiais a determinar a caducidade de uma obra arquitetônica no tempo, uma ação lenta, mas inexorável. O projeto de conservação e restauro de bens arquitetônico, no seu sentido mais contemporâneo, é justamente ativado quando este processo de deterioração chega a pôr em risco a existência material da edificação e, portanto, o seu potencial de ser objeto de valor. Entre as problemáticas que mais afetam o patrimônio arquitetônico mundial com certeza, aquela da umidade ascendente e cristalização dos sais nas alvenarias, é uma das mais recorrentes, impactante e de difícil solução. As principais técnicas não invasivas de combate a este problema, desenvolvidas pela grande indústria química do restauro e da construção civil no geral, tiveram como referencial uma seleta parcela de tipologias construtivas e de materiais utilizadas nas alvenarias, como o tijolo cerâmico, a pedra, cal e, parcialmente o concreto, normalmente em uso na Europa. Ademais o mercado do restauro, orientado e influenciado pelas principais teorias axiológicas dominantes ao longo do século passado, teve predominantemente ao centro das suas principais atenções, edificações de caráter monumental ou ligadas, de qualquer forma, ao poder político, econômico e religioso, construídas, portanto, com refinadas técnicas construtivas da época, embasadas em materiais duradouros, respondendo assim socialmente, aos conceitos da firmitas vitruviana. Quase um século atrás, a Conferência Internacional de Atenas sobre o Restauro dos Monumentos do 1931 iniciou cautamente e com muitas incompreensões, o processo de ampliação do objeto de interesse de salvaguarda para o entorno e para uma edilícia não necessariamente monumental, trazendo assim uma visão mais urbanísticas da intervenção no patrimônio histórico. Porem qualquer possibilidade de progresso na direção de uma ampliação dos princípios de proteção também para as arquiteturas menores, como Giovannoni desejava, teve de enfrentar a dura realidade das destruições de inteiros centros históricos e de importantes monumentos-símbolos nacionais - perpetuada ao longo da segunda guerra mundial. Substancialmente por duas décadas foi completamente inibida a discussão sobre o restauro e a conservação, pois os interesses políticos e econômicos da reconstrução das nações europeias exigiam rapidez no recompor a memória nacional, eliminando as destruições da guerra, mais eficazmente possível. A reflexão teórica sobre a conservação e restauro retoma força só no 1964 na Itália, ao longo do Segundo Congresso Internacional dos Arquitetos e Técnicos de Monumentos reunido em Veneza, com a Carta de Veneza, a qual abre novamente o diálogo sobre o patrimônio não necessariamente nos seus aspetos monumentais. A mesma posição que ampliava o interesse da salvaguarda a conjuntos arquitetônicos não monumentais se manteve, apesar de forma pouco enfática, na famosa Declaração para a Proteção do Patrimônio Mundial, Cultural e Natural da UNESCO do 1972 e, com mais força e visão urbanística na Carta europeia sobre o Patrimônio arquitetônico - conhecida como Declaração de Amsterdam, do 1975. Seguem no mesmo sentido a primeira carta de Burra do 1979, que introduz o conceito chave de “relevância cultural”, a Carta de Washington do 1986 sobre os centros históricos, a Carta de Nara do 1994 sobre a autenticidade e a Carta de Cracovia do 2000, definindo uma clara mudança axiológica conceitual com a abolição da termo “Monumento” em prol da terminologia, certamente mais amplia, de “Patrimônio cultural”. Resulta claro que a abertura real em nível institucional, ao patrimônio mais simples e comum, utilizando materiais diferentes da pedra e do tijolo cozido, tem iniciado na verdade só muito recentemente. Podemos também perceber que grandes instituições governamentais do restauro, por exemplo as italianas, Istituto Centrale per il Restauro (ICR) e o Instituto delle Pietre dure ainda não possuem um departamento especifico que não seja sobre a pedra, a cal e o tijolo. Similarmente o Instituto Português de Conservação e Restauro (IPCR), o Instituto del Patrimonio Cultural de España (IPCE) investiram muito pouco em estudos sobre conservação e restauro de alvenarias em terra. [1] Podemos assim concluir que, pelos menos na Europa, que ainda é um centro de fundamental relevância no que respeita a política pública da salvaguarda do patrimônio construído e dos consequentes investimentos tecnológicos do setor, muito pouco, da assim chamada arquitetura em terra foi objeto de “interesse cultural” por parte dos governos, compondo uma percentagem muito relativa, entre 5 e 10% do patrimônio protegido. A Fig.1 e a Fig. 2 trazem a síntese de um estudo por nos realizado das técnicas construtivas mais encontradas em arquiteturas históricas de interesse cultural na Europa, que enfatiza a primazia das alvenarias da pedra e tijolo no que respeita outros materiais como a terra. [2] 511 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Distribuição em nível geral europeu dos principais sistemas construtivos para alvenarias estruturais e de vedação de edificações e conjunto urbanos tombados (de interesse cultural). Fonte: o autor Legenda Figura 2 512 Figura 2. Ficha de resumo dos materiais e sistema construtivos utilizados nas alvenarias histórica no contexto europeu no geral. Fonte: o autor CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2 O BRASIL DE TERRA Segundo German Bazin [3], os sistemas construtivos históricos em uso no Brasil foram fortemente influenciados, a partir do século XV, pela “arte do construir” portuguesa e, em geral, europeia. Portanto, os principais materiais utilizados no Brasil foram a pedra, o tijolo, a madeira e a terra. Mas, segundo Mario de Oliveira [4], numa fórmula absolutamente contextualizada à realidade brasileira no que respeita as proporções dos ingredientes e combinações de materiais, com uma certa prevalência da alvenarias de terra: adobe, taipa de mão ou taipa de pilão. Para comprovar a relevância deste tipo de sistemas estruturais nas arquitetura históricas tombadas no Brasil, pesquisamos junto às superintendências do IPHAN regionais, a diferente presencia das técnicas construtivas nos edifícios objeto de tombamento federal. Na Fig. 3 trazemos a síntese deste estudo que evidencia a fortíssima predominância de alvenarias em terra no Brasil. Figura 3. Distribuição no Brasil dos principais sistemas construtivos para alvenarias estruturais e de vedação de edificações e conjunto urbanos tombados em nível federal. Da análise das informações aqui expostas, resulta evidente que nas alvenarias de interesse cultural europeu, a pedra e depois o tijolo cozido são os materiais predominantes, juntamente com a argamassa, deixando à terra e ao tijolo cru um papel marginal. No Brasil, estas proporções são parcialmente invertidas. Vasconcelos [5] e Colins [6] chegam a afirmar que, em relação às alvenarias de divisórias internas ou de edificações de classes sociais com menor poder aquisitivo, o uso da terra e das respectivas tecnologias construtivas foi predominante pelo menos até o século XIX. Podemos, portanto aqui concluir preliminarmente que, o uso de técnicas de barreira a umidade ascendentes e cristalização de sais, experimentadas com relativo sucesso na Europa, podem ser comple- 513 514 tamente ou parcialmente ineficazes no Brasil, devido a profunda diferencia das características físicos químicas, como porosidade, capilaridade, poder de absorção dos matérias predominantemente utilizados em alvenarias históricas. A parede de adobe em Crateús Colins, parafraseando Vasconcellos, define o adobe como um tijolo cru, normalmente “feito de barro com dimensões aproximadas de 20 x 20 x 40 cm, compactado manualmente em formas de madeira” e secado à sombra por um período variável de 10 a 20 dias, segundo o clima. A fase de secagem é finalizada após um período de alguns dias com a exposição direta ao sol. Um aspecto importante, além da maneira correta de compactar o barro no molde, é a preparação da massa que deve conter uma proporção correta de argila, areia, silite e água, embora possa ser variável conforme a localidade. (Artigo4) Ademais, para melhorar a resistência, são acrescentados outros componentes como fibras vegetais ou estrume de boi. As lajotas, após terem se secado, são assentadas com barro e revestidas com reboco de argamassa de cal e areia. [6] Segundo Massari [7] as caraterísticas de capilaridade do adobe são inferiores ao do tijolo cozido mas superiores a pedra, por outro lado tem entre o mais altos valores de porosidade e altíssimos valores de embebição e captura da agua, chegando a 50% de água/vol “o que faz dele uma máquina de sução de agua”. Por outro lado foi constatado que a alta porosidade pode provocar sérios problemas no processo coreto de hidrofugoção da inteira seção da parede, diminuindo o efeito da intervenção. A parede, objeto da experimentação iniciada no 2016, tem um espessura variável de 32-38 cm, utilizando tijolos de adobe de 35x15x14 disposto em linha dupla, as vezes cruzados assentados com barro. A composição granulométrica dos bloco de adobe registrada é no geral de 18% de argila, 35% de silte e 47% de areia, determinando valores de porosidade altos e resistência a compressão com valores entre 2,3 e 2,5 Mpa. Estes valores indicariam potencialmente uma baixa qualidade de fabricação. Teste de laboratório realizados antes da intervenção, relevaram a presencia médio-baixa de carbonatos de sódio e média de sulfatos de sódio-provavelmente presentes no reboco – e uma presencia médio-alta de nitratos - provavelmente provenientes do terreno e já presentes nos blocos de adobe. A parede apresentava uma situação patológica complexa, com manchas pretas, desfolhamento da pintura e bolhamento do reboco principalmente na parte inferior da parede. Nesta época foram feitos o primeiros testes e levantamento de dados, antes do tratamento, mediante análise termográfica, uso de termo-higrômetro com sonda esférica e teste ao carboneto, além do relevamento, a cada hora, da Umidade relativa (Ur), Temperatura ambiente (TaA), Temperatura parede seca (TPS) e úmida (TPU) como apresentado na Fig. 4. Figura 4: Temperaturas nas posições “A1” e “A2” e temperatura ambiente em relação à umidade relativa no período de medição CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Os dados confirmaram a análise visual, indicando uma presencia potencial de humidade de tipo ascensional.[8] Foi assim decidido realizar um tratamento experimental com técnica de barreira química mediante injeção por gravidade de fluido hidrófobo. O monitoramento foi definido com periodicidade semestral e, no 2018, foram realizados novos testes finais após 26 meses de tratamento. Na fig. 5 mostramos a plantas da sala escolhida e o esquema dos pontos de levantamento na parede. Figura 5. Planta do levantamento com Termo-Higrômetro e teste ao carboneto. As 6 linhas de levantamento e os 18 pontos de teste. Fonte: o autor. A técnica experimentada neste ensaio foi a de barreira química com difusores por gravidade. A Técnica propõe eliminar a subida capilar da umidade e dos sais de uma parede através de um barramento, injetando na parede produtos químicos que ocluem e fecham os poros capilares do material da alvenaria. Com os poros e capilares obstruídos não teria mais passagem de água na parede e nem dos sais. O princípio se baseia na consideração de que a água sobe pelas paredes principalmente através da rede capilar dos materiais, subindo, portanto, pelo princípio dos “vasos comunicantes”. Segundo as indicações do Centro Bens Culturais do Politécnico de Milão, que nos apoiou neste teste, as características dimensionais e estruturais das paredes, o estado de conservação, a porosidade dos materiais, os tipos de sais presentes, entre outros, são todos fatores que influenciam o método de imissão do produto e o tipo de produto. Por este motivo, evidentemente, no ensaio foi escolhido o produto a base de siloxanos que têm boas propriedades mecânicas, tempo de endurecimento regular, boa adesão, mesmo com a presença de umidade e elevada viscosidade, que permite um ótimo desempenho de penetração, seja em materiais mediamente porosos, como tijolo maciço e argamassa, seja em materiais mais porosos, como o tijolo cru (adobe).[9] A técnica de execução por gravidade também foi claramente consequência do tipo de material terra (altamente poroso) e técnica construtiva (adobe assentado com mistura de argamassa e terra) predominante na parede, com o intuito de produzir menos choque mecânicos internos, no que respeita a técnica a pressão. O processo de realização, como é conhecido na literatura, se divide em três fases: a primeira é a preparação da parede com a retirada do reboco da parede e realização dos furos, a segunda é a injeção do produto e a terceira é a obturação dos furos. Foram realizados 21 furos partindo de uma altura de 15 cm do piso. A quantidade de solução utilizada para cada furo foi aproximadamente 2,8 – 3,2 litros. O tempo médio até o preenchimento total dos furos foi de 28 horas. Após o preenchimento total dos furos, os mesmos foram tampados com argamassa e foi realizado um acabamento com reboco grosso. A realização do reboco de proteção é importante conforme indicado pelo fabricante e por vários autores. [10] Após o tratamento iniciou o período de monitoramento com frequência semestral aqui representado na Fig. 6. 515 516 Figura 6. Resumo do Monitoramento semestral da Técnica com barreira química a gravidade de 2016 até 2018 Primeiras conclusões Na base dos primeiros resultados do ensaios realizado nesta pesquisa podemos elaborar algumas conclusões, sendo necessárias as seguintes premissas. 1. O comportamento da técnica de barreira química para ser avaliado na sua real eficácia precisa ser monitorado décadas. [11] Nestes ensaios foi possível monitorar por um prazo razoável de dois anos,prazo útil para obter os primeiros dados de tendência do impacto da técnica e, neste sentido, tem de ser interpretado. 2. Os resultados dos ensaios têm de ser contextualizados em relação aos materiais, sistemas construtivos e clima do Ceará, no específico sertão cearense da cidade de Crateús, com condições de temperatura e umidade relativa do ar, bastante características. 3. Os testes realizados na fase de monitoramento, a saber, termografia, termo-Higrômetro e teste ao carboneto, forneceram dados sobre a extensão e quantidade de umidade na parede. Não forneceram, todavia, dados sobre a quantidade exata de sais eventualmente presentes nas paredes. A presença de sais, como sabemos pode influenciar fortemente a eficácia de uma técnica. 4. Estamos também cientes que pode ser considerado um erro de método operativo utilizar uma única técnica para enfrentar um fenômeno complexo como da umidade ascensional e cristalização de sais nas paredes. Neste aspecto lembramos que estamos no âmbito de uma experiência. Os dados ao longo prazo teriam de considerar este limite. 5. É preciso considerar o fato que a aplicação da técnica foi limitada em uma só parede da edificação e não em todas as paredes com problema de umidade ascensional. Portanto, metodologicamente, este fato poderia parcialmente influenciar negativamente a eficiência da técnica. 6. O mercado brasileiro dos produtos para barreira química, seja para oclusão, seja para hidrofobização, é muito limitado e ambíguo. Por outro lado, a pesar de todos estes limites que apresentamos, consideramos que os ensaios realizados numa parede histórica existente, representam um valor acrescentado nos aspetos de experimentação em relação a estudos normalmente realizados em laboratório que, a nosso ver, apresentam fortes limites. No que respeita os resultados parciais da aplicação da técnica, provavelmente devida a forte heterogeneidade, porosidade e altos valores de umidade ascensional os resultados foram poucos lineares, indicando uma sua eficácia discutível na redução do fluxo médio de Ua(r), definindo uma ∆ % Ua(r) média de 33%, passando de valores médios de Ua(r) de 25,2% para Ua(r) de 16,8%. Sobretudo chama a atenção a aparente perda de eficiência do efeito barreira ao longo do tempo, com a diminuição % Ua(r)constante, em particular do segundo momento de monitoramento, mantendo-se numa média de diminuição mensal % Ua(r) de 1,5 %. Na análise dos dados da diminuição média de % de UA (r) nas diferentes alturas de 20, 70, e 120cm de levantamento, existe uma coerência de valores, se CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas salienta que a 20cm, portanto mais perto da barreira química, logo se registram valores relevantes de diminuição da % de Ua (r), com um crescimento da ∆ % Ua (r) constante e o aumento forte da mesma. A 120cm de altura, portanto mais longe do nível da barreira, os efeitos foram mais lentos e menores. A tendência é representada na Fig. 7. Figura 7. Síntese do comportamento da parede objeto do ensaio da técnica de barreira química no período de monitoramento. Na base destes dados ainda preliminares, pois o monitoramento é ainda em andamento (parado por causa da Pandemia), e mantendo firmes as premissas metodológica sobre expressas, podemos afirmar que a técnica de barreira química tem potencial de aplicação em alvenarias de adobe, mas com uma forte tendência a perder efeito no médio-longo prazo. Isso implicaria provavelmente a reaplicação periódica da técnica. Especialmente a sua aplicação exige mais experimentação sobretudo na tipologia dos fluidos injetados. Este aspeto nos leva a concordar plenamente com Franzoni [12] e Alfano et al. [13], que consideram a barreira química e o comportamento dos fluidos cristalizantes ou hidrofóbico, em especifico nas alvenarias históricas, um campo onde ainda há pouco conhecimento e pesquisa. Nos juntamos aos autores recomendando mais experimentação, pesquisa e ensaios para entender melhor os mecanismos de penetração do fluido que envolvem sistemas complexos como uma alvenaria histórica em terra. Especialmente sistemas de tipo heterogêneo, como nos casos brasileiros. REFERENCIAS [1] No que respeita o interesse das Instituições de salvaguarda europeias, na conservação e restauro de alvenarias em terra, se destaca a França, que possui vários projetos e estudos sobre a conservação e restauro de arquitetura em terra crua. Citamos o laboratório CRATerre da École Nationale Supérieure d’Architecture de Grenoble e a École d’Avignon. Salientamos que outras instituições europeias como o Centro de Investigação da Escola Superior Gallaecia ESG (Ci-ESG), a Università di Firenze e Cagliari na Itália, a Universitat Politècnica de València na Espanha, entre outras abriram linhas de pesquisa sobre arquitetura em terra mas, a pesar do convencimento de alguns especialistas, sem aprofundamentos reais no que respeita as técnicas de conservação e restauro, ponto central da nossa discussão. [2] Fundarò, M. (2018). O projeto de conservação e de restauro como elemento estruturador de programas de gestão do patrimônio construído, Belo Horizonte: UFMG. [3] Bazin, G. (1983). A arquitetura Religiosa Barroca no Brasil. Rio de Janeiro: Record, 2 vols. [4] Oliveria, M. De. (2008). Tecnologia da conservação e da restauração: materiais e estruturas. Salvador: EDUFA. [5] Vasconcelos, S.de. (1979). Arquitetura no Brasil: Sistemas Construtivos, Belo Horizonte: UFMG. [6] Colins, S. (2010). Introdução à arquitetura. Rio de Janeiro: UAPÊ. [7] Massari, G. (1992) Risanamento igienico dei locali umidi, Milano: Hoepli. [8] Neretti, G.; Soma, F. (1992) La verifica termoigrometrica delle pareti. Milano: Hoepli. [9] Nos ensaios realizados para esta pesquisa foi utilizado o produto Kiesey da Viapol. Notamos que neste setor, o mercado brasileiro ainda é muito jovem e parcialmente, despreparado. Por exemplo, nas prescrições do produto da Otimum Aquastop F AR a base de siloxano afirma-se que “fecha a estrutura capilar”, enquanto os siloxanos têm efeito não de oclusão, mas sim hidrofóbico. O produto não fecha, portanto, os poros, mas sim deixa as paredes capilares hidrofóbicas, com inversão da tensão superficial de ascendente a decrescente. Existem outras marcas no mercado que se declaram hidrofugantes, como por exemplo a Silka, com o produto Silicone W, a Sousa Filho, com o produto Siliso, a Bautech, com o Protege, entre outras. [10] Entre os inumeros autores que recomendam a realização do reboco de proteção apos a intervenção, citamos: Massari, G. (1992) Risanamento igienico dei locali umidi, Milano: Hoepli; Valentini, M. (1999). Rassegna delle tecniche di risanamento delle murature dall’umidità, in “Tema”, n. 2; MUSSO, S. T. (2013) Tecniche di restauro, Torino: UTET; OLIVEIRA, M. M. (1995) Tecnologia da Conservação e da Restauração: Materiais e Estruturas, Salvador: UFBA. [11] Valentini, M. (1999). Rassegna delle tecniche di risanamento delle murature dall’umidità, in “Tema”, n. 2 . [12] Franzoni E. (2014). Rising damp removal from historical masonries: A still open challenge. Construction and Building Materials, v. 54, p. 123–136, mar. [13] Alfano G.; et al. (2006). Long-term performance of chemical damp-proof course. Twelve Years of laboratory tasting. Building and Enviroment, v.41, n. 8, p. 1060-1069. 517 518 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas A Vida das Formas, Da Estação de Caminhos de Ferro do Lubango à Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre no Porto Marta Moreira Nuno Valentim Arquitectura e Reabilitação Lda, Porto, Portugal, [email protected] Rita Furtado Nuno Valentim Arquitectura e Reabilitação Lda, Porto, Portugal, [email protected] Nuno Valentim FAUP/CEAU; Programa BIOPOLIS em Biologia Ambiental, Genómica Evolutiva, AgroBiodiversidade, Paisagem e Património; Porto, Portugal, [email protected] Nuno Ferrand CIBIO, FCUP; Museu de História Natural e da Ciência, UP; Programa BIOPOLIS em Biologia Ambiental, Genómica Evolutiva, AgroBiodiversidade, Paisagem e Património; Porto, Portugal, [email protected] RESUMO “Pode acontecer que uma forma se esvazie por completo, que sobreviva longamente à morte do seu conteúdo, até que se renove com desusada fecundidade.” [1] Henri Focillon, A Vida das Formas A propósito das experiências de projeto de reabilitação de dois edifícios do início do séc. XX, propõe-se uma reflexão sobre as práticas de reabilitação enquanto reconhecimento de valores materiais – do património construído classificado e não classificado -, valores naturais e valores imateriais (culturais, históricos, sociológicos, técnicos). Nestes casos, o projeto consiste numa visão estratégica que organiza os intervenientes de um processo eminentemente transdisciplinar - envolvendo arquitetos, técnicos, arquitetos paisagistas, biólogos, museógrafos, curadores e investigadores. Nos projetos em desenvolvimento para duas antigas estações - uma ferroviária no Lubango, outra de zoologia marítima no Porto – pretende-se alcançar precisamente essa simbiose. A reabilitação da Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes e do Antigo Aquário da Foz, esvaziados da sua função original, pretende não só a adaptação dos edifícios existentes a novos usos e normas de conforto atuais, como também a revalorização do património natural e imaterial decorrente do seu enquadramento histórico e territorial nas respetivas cidades. Na base deste processo de transformação encontra-se a resiliência própria destas formas edificadas, nomeadamente a sua capacidade de metamorfose e adaptação a novas circunstâncias. Esse potencial evolutivo permite a transformação destes edifícios em programas mais especializados e exigentes em termos funcionais e técnicos, sem que, contudo, se desvirtue a sua estrutura, forma e até algum do seu conteúdo. A ligação destes edifícios ao território - mais próximo (cidade) ou mais vasto (região) - é também premissa desta estratégia simbiótica e interdisciplinar que se procura construir. No caso da Estação de Zoologia Marítima, no Porto, a resolução de um enclave na marginal com a abertura do complexo à cidade e ao mar. No Lubango, a reanimação do bairro histórico através da intervenção, mais ou menos pontual, numa série de edifícios contíguos à antiga estação e a criação de um novo jardim botânico. Ambos os projetos impulsionam a emergência de novos polos científicos, culturais e naturais nas respetivas cidades. Em suma, intervenções cirúrgicas que se apoiam nas qualidades inerentes dos edifícios a intervencionar e que procuram promover transformações mais abrangentes. PALAVRAS-CHAVE: Projeto; Património; Reabilitação; Arquitetura; Ciência; Transdisciplinaridade. 519 520 1 INTRODUÇÃO – LEI DA CONSERVAÇÃO Em 1789, Antoine Lavoisier publica o seu Traité élémentaire de chimie, onde apresenta a Lei da Conservação da Massa, hoje entendida como uma verdade irrefutável - na Natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma. Contudo, no mundo da construção – e por consequência da arquitetura e das engenharias – esta evidência é ocasionalmente esquecida ou ignorada, e a intervenção em Património é, infelizmente, muitas vezes disso exemplo. O imperativo do ‘novo’, aliado à indiferença perante uma potencial relação com o antigo, regem com frequência as práticas de reabilitação, perdendo-se oportunidades de trazer à vida formas não mortas, mas simplesmente expectantes. Este é o caso da antiga Estação de Caminhos de Ferro do Lubango e da Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre no Porto. Em A Vida das Formas, Henri Focillon esclarece que “pode acontecer que uma forma se esvazie por completo, que sobreviva longamente à morte do seu conteúdo, até que se renove com desusada fecundidade.” [1] A permanência das formas arquitetónicas – e em particular a dos casos de estudo em análise – apoia-se não apenas na perenidade da matéria, mas igualmente, e talvez de modo mais intenso, nas suas lógicas compositivas, construtivas e artísticas. Neste sentido, um edifício não permanece válido apenas porque a sua estrutura e matéria se mantêm relativamente intactas ao longo do tempo, mas antes porque a sua forma é de certo modo eterna. A sua racionalidade torna-a passível de fazer face a novas condições, a novos problemas, e absorver novos usos e conteúdos; permite-lhe reencontrar/renovar “a sua razão de ser Arquitectura.” [2] Como Antón Capitel refere, “a arquitetura entendida como processo racional de configuração da forma, como disciplina dotada de princípios e instrumentos diversos e próprios, (…) enquanto único campo sintético do pensamento que oferece tanto as explicações como os limites de toda a operação sobre edifícios ou cidades.” [3] Porém, o arquiteto, apesar de produtor e gestor de processos, não atua sozinho. “O arquiteto trabalha em equipa: outros arquitectos, topógrafos, engenheiros com diferentes especialidades, arqueólogos, técnicos de departamentos de controle, bombeiros, burocratas, montanhas de regulamentos – e o dono de obra”. [4] No nosso caso concreto, a relação e articulação com o CIBIO (UP) representa exemplarmente a pluralidade de agentes envolvidos. Tentaremos abordar algumas destas ideias a partir dos casos de estudo enunciados. CASOS DE ESTUDO Duas antigas estações Apesar de se tratarem de edifícios distintos, é possível integrar os dois projetos em análise num mesmo discurso sobre reabilitação. Não obstante a distância geográfica que os separa, ambos datam do início do séc. XX e ambos são “estações”. A Estação de Zoologia Marítima no Porto, ilustrada na Fig. 1, foi fundada como estrutura de apoio à investigação científica sobre espécies marinhas e, portanto, situava-se necessariamente em proximidade à frente costeira. A Estação Ferroviária do Lubango, ilustrada na Fig. 2, cumpria o lugar de partida e de chegada de comboios, passageiros e mercadorias, ligando Lubango à região e ao país. A Estação de Zoologia Marítima, fundada em 1914 pelo Dr. Augusto Nobre – professor, biólogo, político e um nome de referência na história do Museu de História Natural e da Ciência da Universidade do Porto –, surge da vontade de criar um espaço educativo eminentemente prático na proximidade da Faculdade de Ciências. Na fase inicial da sua atividade, a Estação continha instalações reduzidas constituídas por gabinetes de trabalho, alojamento para investigadores e uma zona para conservação de fauna marítima em exposição. Em 1927 a sua função formativa é aliada a uma vertente de promoção cultural, com a abertura de um aquário público composto por 36 tanques expositivos de água doce, salobra e salgada, com um grande tanque central destinado a espécies de mar e uma série de pequenos aquários de água doce e terrários. O impacto do Aquário da Foz, como viria a partir de então a ser conhecido, passa a extravasar a comunidade científica, tornando-se um ponto de referência cultural para todo o tipo de público. A história da Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes remonta a 1905, ano de início da sua construção. A estação fazia parte da linha do Caminho-de-ferro de Moçâmedes, a qual tem 756 km de extensão e foi uma das maiores de África, tendo sido construída pela Administração Colonial Portuguesa e finalizada no ano de 1963. A linha inicia-se na cidade de Moçâmedes, passa por Bibala (antiga 521 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Vila Arriaga), Lubango (antiga Sá da Bandeira), Matala, terminando em Menongue (antiga Serpa Pinto). Grande parte da sua extensão foi praticamente destruída durante a Guerra Civil, que durou desde 1975 até 2002. Recentemente, através de uma parceria entre a China e Angola, reconstruiram a linha, que ficou pronta em 2015. Desde 2006 foram construídas 56 estações novas, inclusive no Lubango, num percurso de 800 km desde Namibe até Cuando Cubango. O edifício, inaugurado em 1923, é da autoria de Humberto Trindade e está classificado como património histórico-cultural. Figura 1. A Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre em 1917, 10 anos antes da abertura ao público. [5] Figura 2. Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes. [6] Ainda que a sua função original tenha sido distinta, estes edifícios têm em comum o facto de terem sobrevivido até aos dias de hoje através da resiliência da sua forma construída que foi capaz de sobreviver a ocupações distintas. Têm também em comum, e só aparentemente por coincidência, o nome de estação e uma estrutura geral de organização e distribuição espacial. Todavia são distintas na medida em que no Lubango encontramos um edifício de serviço público, com intenso movimento de pessoas, e no Porto um edifício essencialmente dedicado ao trabalho de cientistas investigadores que ali se instalam pela necessária e vantajosa proximidade ao objeto de estudo. No entanto, tanto numa como noutra estação, existe um grande espaço central a partir do qual se acede a duas alas laterais compostas por salas de menores dimensões. Em ambos os casos, o espaço central de destaque não só é entendido como espaço de reunião, paragem e encontro, mas também como espaço de passagem. De facto, mais importante do que a relação entre estes espaços centrais e as alas laterais – de uso restrito – seria o seu papel enquanto lugar público de atravessamento. No Lubango, o átrio da estação mediava o contacto entre a cidade e os comboios. No Porto, a sala central representa o principal espaço do circuito expositivo público, aquele que continha os grandes aquários com espécies marinhas. Aqui, o espaço central faz a comunicação entre o percurso que chega da marginal, da cidade, e o mar. A semelhança com o espaço de desígnio mais público da Estação do Lubango explica-se pela vontade de integrar na Estação de Zoologia Marítima, desde a sua fundação, um programa para a formação do público. 2.2 A Persistência da Memória Do ponto de vista arquitetónico, a importância da Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre devese tanto à sua particular inserção territorial como à sua condição de testemunho de um modo de projetar e construir representativo do início do século XX. A sua singularidade, contudo, reside na forma imaterial que o Aquário da Foz foi tomando desde a sua abertura ao público, em 1927. Depois de quase quatro décadas na qualidade de equipamento com uma função educativa que marcou fortemente a comunidade portuense da época, a Estação de Zoologia Marítima sobrevive como lugar de memória. Na sua origem, o Aquário da Foz foi o resultado de um esforço para a abertura da Universidade e das suas valências à comunidade onde se instala. Hoje, o projeto para a sua manutenção e reabilitação assenta sobretudo numa estratégia global para o reenquadramento do Aquário da Foz na cidade à qual pertence. De modo semelhante, a densidade arquitetónica contida no edifício da Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes prende-se com a sobrevivência da sua forma perante a desintegração da sua envolvente histórica. Na forma que permanece, na sua arquitetura, reside a história do bairro ferroviário e 522 a memória do desenvolvimento industrial da província da Huíla. A identificação e potenciação de valores que está na base do projeto de reabilitação parte também do entendimento do papel que estas estruturas resistentes devem carregar consigo para além das exigências de um programa contemporâneo. 3 PROJETO 3.1 O Programa como Projeto A reabilitação da Estação de Zoologia Marítima tem como objetivo a instalação de um espaço de museu para a sensibilização do trabalho de investigação em biologia marinha e para o papel do Dr. Augusto Nobre, seu fundador, na história da cidade do Porto. Para além de espaços dedicados à livre exposição de conteúdos, o projeto propõe a reinstalação de aquários históricos na sala central. Na Estação Ferroviária, de modo semelhante, a ideia da criação de um Centro de Ciência para o Desenvolvimento no Lubango (que inclui um museu de ciência e tecnologia, laboratórios e equipas de investigação científica) foi o catalisador do projeto de reabilitação. Tendo sido escolhida a Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes para acolher as coleções biológicas e albergar o Centro, o projeto estendeu-se logicamente à criação de uma “secção tecnológica” para valorizar o significativo espólio documental e de peças existentes nos CFM. Em particular, o projeto para a Antiga Estação prevê a criação de espaços de exposição, espaços de trabalho dedicados a investigadores e espaços para serviço educativo. As exigências de um edifício que se quer estabelecer como polo cultural passam também pela criação de um auditório polivalente. O desígnio de um edifício destinado em igual medida à produção e partilha de conhecimento é multifacetado. Em ambos os projetos em estudo, cuja planta esquemática se observa nas Fig. 3 e Fig. 4, o programa científico que se pretende instalar transborda largamente as exigências estritamente técnicas do trabalho de investigação em laboratório, integrando com grande destaque espaços destinado à partilha do conhecimento com o público. Tanto na Estação de Lubango como na Estação de Zoologia Marítima, o projeto de reabilitação é também estratégia que procura estruturar um pensamento de conjunto para as atividades que ocuparão os edifícios, participando na construção do programa preliminar e tornando lógica a sua distribuição no edifício. Mais do que a procura por uma solução de acomodação do edifício ao programa, o projeto parte da sua problematização e do confronto das necessidades institucionais com a arquitetura a intervencionar. Questões como a área e modelo espacial destinados a percurso expositivo são confrontados com a estrutura do edifício existente, que poderá ditar o modo de ocupação. Na Estação de Zoologia Marítima, por exemplo, a compartimentação do edifício original precede a construção do programa expositivo, que, em vez de contar com uma grande sala onde seria possível a instalação de peças de grandes dimensões, será organizado de modo a poder ser distribuído por uma sequência de pequenos espaços contíguos. Figura 3. Planta do piso térreo da Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes. (Projeto de Arquitetura, cores convencionais) [7] Figura 4. Planta do piso térreo da Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre. (Projeto de Arquitetura, cores convencionais) [7] 523 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas O caráter multifacetado do programa de um museu vivo – ativo na sua relação com a produção científica e com a partilha do conhecimento – traz uma outra condição fundamental à construção do projeto: a sua adaptabilidade. Para que o museu seja vivo, o contentor – edifício – que ocupa deverá ser capaz de acomodar a contínua evolução do seu conteúdo. Isto não significa, porém, que a arquitetura se deva metamorfosear ao ritmo das alterações dos seus conteúdos científicos e/ou museográficos. Ao invés, e como se observa nos casos em estudo, a intervenção em Património que reconhece a permanência das formas e a história da vida dos edifícios constrói uma estratégia que permite a resiliência do edifício perante as adaptações técnicas que inevitavelmente terá de acomodar para que se mantenha útil. Para que os espaços que estes edifícios albergam não se tornem imediatamente obsoletos ou, pelo contrário, descaracterizados pela excessiva especificidade das infraestruturas que exigem. 3.2 O Diagnóstico como Projeto Nos dois casos de estudo, o projeto de arquitetura é entendido como estratégia de intervenção fundada numa visão global. Assim, o conhecimento exaustivo do edifício a intervir é desde logo parte fundamental do raciocínio projetual. Poderá dizer-se que o projeto começa desde logo pela abordagem ao edifício, o que inclui a definição de metodologias de análise das suas características construtivas ou a identificação de fontes de informação histórica relevantes. A construção do projeto de reabilitação, enquanto processo plural e interdisciplinar, inclui visitas ao local, o registo fotográfico prévio, a recolha arquivística, o levantamento topográfico, arquitetónico e de espécies arbóreas, o mapeamento de infraestruturas ou linhas de água, e as sondagens geológicas, acústicas, geotécnicas e arqueológicas. O Relatório de Inspeção e Diagnóstico, documento essencial de síntese ilustrado nas Fig. 5 e Fig. 6, é também indispensável numa primeira abordagem à condição estrutural e caracterização construtiva do edifício. Figura 5. Excerto do Relatório de Inspeção e Diagnóstico do edifício da Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes. [8] Figura 6. Sondagens com Resistograph na cobertura da Antiga Estação Ferroviária. [8] A Valorização do Património como Projeto Na Antiga Estação do Lubango, o projeto de arquitetura parte do reconhecimento da unidade do edifício existente e materializa-se numa proposta de intervenção cirúrgica para repor a sua estrutura formal. Desde a reposição de uma das escadas no átrio, passando pela reabertura de vãos entretanto encerrados e reconstrução de alguns tramos de parede no piso superior, as alterações propostas para o edifício original são pontuais mas sem grande impacto na perceção da requalificação do edifício, cuja condição atual é apresentada nas Fig. 7 e Fig. 8. Figura 7. Átrio da Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes. [9] Figura 8. Sala no piso 1 da Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes. [9] 524 Na Estação de Zoologia Marítima, cujo estado atual se apresenta nas Fig. 9 e Fig. 10, por outro lado, as circunstâncias ditaram que a proposta de intervenção fosse mais profunda. Dado que um dos principais valores identificados no edifício foi a clareza da sua forma e estrutura espacial, o projeto de arquitetura prevê a reabilitação global do edifício a partir do retorno à sua configuração original com a demolição da ampliação dissonante da sala central – resultado de uma intervenção dos anos 80 – e das águas furtadas. Com o objetivo de manter a clareza da distribuição interior, em alguns pontos reforçando-a, propõe-se a eliminação de alguns tramos de parede e a restituição da integridade espacial das salas pequenas. Como resultado, o edifício do Aquário passa a ser constituído por uma grande sala central – polivalente e disponível para a realização de diversas atividades – e nove salas complementares. As instalações sanitárias e uma copa de apoio, necessárias ao normal funcionamento dos programas a integrar o edifício, ocupam duas pequenas salas, enquanto as restantes destinam-se a espaço expositivo. Figura 9. Plataforma no exterior da Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre. [9] Figura 10. Sala central da Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre. [9] Este processo de remoção ou adição cirúrgica de elementos torna-se, quando enquadrado numa leitura global e transversal do existente e da sua lógica estruturante, numa importante ferramenta de valorização do património construído. Quando a construção existente é dotada de uma lógica e coerência próprias, uma visão crítica poderá desfazer a violência imposta por intervenções que a desfiguram. A ação sobre o edifício, na forma de projeto integrado, é nestes momentos força não passiva ou invisível. O projeto de reabilitação é deste modo entendido como projeto ativo, interventivo, de subtração ou adição, não resignado a uma atitude meramente preservacionista. Na Estação de Zoologia Marítima, as águas furtadas são volumes acrescentados à cobertura original e sem caráter permanente. A sua preservação seria contrária à estratégia de reabilitação do edifício, que reforça os valores da sua arquitetura através da clarificação do corpo principal, da reposição do espaço central de pé-direito duplo e da correção da estrutura da cobertura. 3.4 A Cidade como Projeto Ambos os edifícios estão circunscritos a uma situação urbana complexa e em certa medida difusa. Se no Porto a Estação de Zoologia se implanta na agreste frente marítima, envolta num emaranhado de percursos e transições de cotas com os quais muito dificilmente interage, no Lubango a Estação Ferroviária está inserida numa estrutura urbana com carácter histórico, fragilizada pelo seu progressivo abandono. Figura 11. Vista aérea da situação existente da Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre. [9] Figura 12. Vista aérea da proposta para a Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre. [10] 525 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tanto no Porto como no Lubango, o espaço requerido pelas funções mais públicas foi o pretexto para uma ampliação do edifício existente. Na Estação de Zoologia Marítima, a vontade de criação de um espaço de bar/restaurante, aberto ao público, ditou a necessidade de utilizar espaços para além do edifício histórico. Neste caso, a área a ser ocupada pelo novo programa foi encontrada em alguns anexos e garagens no extremo norte da área de intervenção. Sem qualquer qualidade espacial, arquitetónica ou construtiva, estas construções insalubres dão lugar a um novo remate do conjunto e a um espaço de transição para o jardim de Montevideu, que se estende para norte. A passagem de algum do programa necessário para fora do edifício funciona não só como pretexto para a reformulação de um enclave urbano, mas também como salvaguarda do edifício histórico, que fica assim menos sobrecarregado. O redesenho do extremo norte da plataforma, com a inserção de um espaço de bar/restaurante, resulta numa intervenção topográfica que procura num só gesto servir de suporte do jardim, de criação de espaços de estar de usufruto iminentemente público, de desenho de percursos e de mecanismo de ligação de cotas. Talvez esta estratégia de projeto, ilustrada na comparação entre as Fig. 11 e Fig. 12, baseada num desenho de cidade, seja a procura pela sua própria permanência. Ao mesmo tempo que o complexo da Estação de Zoologia se estende para lá do seu corpo coeso com a criação de um espaço autónomo, desligado da sua forma e enraizado como limite para a plataforma que domina, a ampliação proposta no Lubango surge acoplada à Estação original. Neste caso, o projeto, esquematicamente apresentado na Fig. 13, resolve a necessidade de novos espaços com o redesenho dos antigos cobertos que, ligados à fachada tardoz da Estação, abrigavam os passageiros à espera dos comboios. Trata-se de uma reinterpretação crítica de uma estrutura que se crê original, não só pela posição que ocupa na relação com o edifício da Estação e com os acessos já existentes a partir do seu átrio principal, mas também pela relação volumétrica e de lógica construtiva e material que existe entre a cobertura do volume proposto e os cobertos existentes. As estruturas originais, entretanto descaracterizadas, consistiam num plano metálico leve, constituído por três águas e projetante a partir da fachada tardoz da Estação, visível na Fig. 14. O volume proposto segue a mesma lógica construtiva, a partir de um sistema de pilares e vigas metálicas que suportam uma cobertura também ela com duas inflexões. O projeto, por estabelecer uma analogia entre a extensão e o coberto de passageiros, mantém a autonomia da forma da Estação existente. Figura 13. Planta do piso térreo da Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes (Estudo Prévio, Projeto de Arquitetura). [7] Figura 14. Fotografia do abrigo para passageiros da Antiga Estação de Caminhos de Ferro de Moçâmedes. [6] Em ambos os casos de estudo, o projeto extravasa a fronteira do edifício e incide igualmente no espaço que faz a mediação entre este e a cidade. Falamos sobretudo no desenho de arranjos exteriores e no projeto de paisagismo, tantas vezes fundamentais para o devido enquadramento urbanístico dos edifícios, sobretudo os de valor patrimonial. No caso da Estação de Zoologia Marítima, verifica-se ser tão ou mais importante a resolução deste contorno e o que nele é abrangido, ora tornando-o mais permeável, ora definindo com maior clareza o seu limite. De igual modo é relevante o desenho do jardim envolvente ao edifício com plantas resistentes à abrasividade do mar e o reaproveitamento dos antigos tanques exteriores para funções pedagógicas. No Lubango, o caso é distinto devido à maior ambição do projeto, cujo campo de atuação é ilustrado na Fig. 15. Os limites são mais difusos e pretendem acolher a reabilitação de todo o bairro histórico e a criação de um jardim botânico em volta da antiga estação elemento aglutinador e catalisador de uma mudança que possa vir a ser verdadeiramente reformadora. 526 4 CONCLUSÃO – A VIDA DAS FORMAS, UMA TEORIA DA EVOLUÇÃO Ao contrário do que muitos consideram como uma questão autónoma, apenas sanável por um qualquer especialismo técnico, a intervenção em Património, como complexo exercício que exige muitas especialidades e sensibilidades, constitui essencialmente um problema de Arquitetura. A complexidade subjacente a qualquer circunstância exige transdisciplinaridade e complementaridade e, quando falamos de Património, não nos referimos somente ao seu domínio material (os edifícios, as cidades), mas também ao domínio imaterial (a história, a cultura) e ao domínio natural (a paisagem, a biodiversidade). Os problemas impostos pela atualidade, associados à manifesta dificuldade de uma operação compositiva tão condicionada, confirmam a urgente necessidade de uma intervenção em Património cada vez mais concertada, qualificada e fundamentada. Uma intervenção que não se baseie em métodos únicos, mas numa lógica de interpretação crítica e sensível do “caso a caso”, que ainda hoje representa “um ponto de referência fundamental face a tantos slogans e lugares comuns.” [2] Em síntese, “modificar um [edifício], provocando a sua metamorfose, será entender por completo a sua configuração, apreciar os seus valores e diagnosticar as suas carências no âmbito de uma interpretação arquitetónica satisfatória.” [3] Defendemos, a partir dos casos de estudo, que toda a circunstância pode ser considerada uma oportunidade de projeto. A observação e leitura crítica da realidade “… desmistifica a ideia da súbita inspiração, como explicação do desenho. Revela o desenho feito de total concentração, de atenção a todas as coisas, antagónicas e contudo convergentes; feito de progressiva e interdisciplinar dependência.” [11] Assim, são também parte do projeto a estruturação do programa, a definição de uma estratégia de sondagem técnica do edifício, a identificação e hierarquização dos valores arquitetónicos e técnicos a tomar como diretrizes, a problematização da cidade, entre outros. Partindo de uma admissível analogia entre a vida biológica e a vida dos edifícios (e cidades), é possível especular que, tal como nas teorias da evolução, no que diz respeito à intervenção em Património, os processos de transformação dão-se sobretudo em continuidade, mas sem evitar possíveis ruturas. Contudo, convém referir, que, tal como Rafael Moneo, quando falamos da vida dos edifícios, falamos da sua vida histórica, dos efeitos mais ou menos nefastos decorrentes da passagem do tempo. Tanto a antiga Estação do Lubango como a Estação de Zoologia Marítima Dr. Augusto Nobre são exemplos de edifícios cuja estrutura formal se tem vindo a demonstrar extraordinariamente resiliente. “A vida dos edifícios é sustentada pela sua arquitetura, pela permanência dos seus traços formais mais característicos e embora pareça um paradoxo, é essa permanência que permite apreciar as mudanças. O respeito pela identidade arquitetónica de um edifício é o que possibilita a mudança, o que garante a sua vida.” [12] É ainda importante não esquecer que o propósito da arquitetura é o de ser utilizada, de desempenhar um papel fundamental no lugar onde se insere, ou seja, “apenas a vida e a relação com a vida da cidade pode (…) fazer com que um monumento, testemunho de um passado civil, não se torne fatalmente uma irreconhecível efígie.” [2] Por estas e por outras razões, a lei da conservação deve ser entendida não como uma regra, mas como um princípio operativo. Um reconhecimento de que os nossos recursos são finitos - como Lavoisier atestou - e de que preservar qualquer matéria herdada não trará apenas benefícios ecológicos, mas igualmente benefícios culturais e históricos. REFERÊNCIAS [1] Focillon, Henri (1973) A Vida das Formas seguido de Elogio da Mão. 2a ed. Edições 70, p. 13 [2] Grassi, Giorgio (2000) Escritos Escolhidos, 1965-2015. 1a ed. Edições Afrontamento, p. 333, p. 99, p. 103 [3] Capitel, Antón (1988) Metamorfosis de monumentos y teorias de la restauración. 1a ed. Alianza Editorial, p. 15, p. 13 [4] Siza, Álvaro (2021) Brotéria Vol 192-3, p.285 [5] Repositório Temático Universidade do Porto [6] Fotografia de arquivo [7] Nuno Valentim, Arquitectura e Reabilitação [8] Gepectrofa [9] JFF – João Ferrand Fotografia [10] Fusão 3D [11] Siza, Álvaro (2009) 01 Textos. Civilização Editora, p. 109 [12] Moneo, Rafael (1985) La Vida de los Edificios. Arquitectura COAM no256, p.35 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 527 528 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Ações de estudo e valorização do património megalítico de Vouzela (Viseu). O projeto de reabilitação da Anta da Lapa da Meruje António Faustino Carvalho Universidade do Algarve, Faro, Portugal, [email protected] Aníbal Costa Centro de Investigação em Riscos e Sustentabilidade na Construção (RISCO), Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Al-Madan de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo no livro 1 INTRODUÇÃO Por iniciativa da Câmara Municipal de Vouzela, decorrem na área deste município desde 2016 sucessivos projetos que, a par de objetivos puramente científicos, têm uma importante vertente de proteção e valorização patrimoniais [1]. Entre os diversos sítios arqueológicos e monumentos existentes no município, salientam-se numerosos megálitos, conhecidos desde há muito [2], pelo que os esforços de investigação e valorização foram dirigidos para a Anta da Lapa da Meruje, que por essa razão tem sido objeto de trabalhos de escavação continuados desde 2016 [3]. Refira-se ainda que os devastadores incêndios florestais de outubro de 2017 vieram revelar que, sob a espessa cobertura vegetal da Serra do Caramulo, existiam dezenas de outros monumentos tumulares pré e proto-históricos de que apenas se suspeitava: de um total de 45 sítios inventariados na base de dados Endovélico da Direção-Geral do Património Cultural (DGPC) em 2016, esse número ascende hoje a (setembro de 2020) a 143, o que obrigou a um esforço adicional das medidas de proteção e valorização. 2 A ANTA DA LAPA DA MERUJE Pertencente à antiga freguesia de Carvalhal de Vermilhas, a Lapa da Meruje é um dos dólmenes mais icónicos da região graças à morfologia muito particular da espessa laje de cobertura da câmara, a que acresce a curiosidade histórica de ter sido sondado numa época precoce da investigação arqueológica de Lafões, a 29 de março de 1917, por A. Amorim Girão [2]. A sua localização, numa pequena bacia na vertente NW da Serra do Caramulo, a 925 m de altitude, junto de uma albufeira construída no final da década de 1990, confere-lhe um enquadramento paisagístico belíssimo (Fig. 1). Os trabalhos de escavação já realizados [3] permitem hoje descrever com algum rigor as grandes dimensões da sua câmara (3×3 m de área) e corredor (9 m de comprimento). A sua fundação foi no Neolítico Médio (4000 a.C.) e o encerramento um milénio depois, na passagem para o Calcolítico, com vestígios de reutilização na Proto-História (também de caráter funerário) e Idade Média (quando serviu de abrigo de pastores), para além da simbologia e das tradições orais tradicionais que se lhe referem. Registe-se a existência de gravuras pré-históricas nos esteios da câmara e corredor (representações abstratas por vezes de tendência geométrica). Na câmara existe a representação de uma custódia enquanto no topo do chapéu se encontra um conjunto de grafismos de época histórica (covinhas, cruzes e um tabuleiro de “jogo do alquerque”) relacionadas com os usos mais recentes deste local. 529 530 Figura 1. Vista aérea da Anta da Lapa da Meruje e da albufeira adjacente antes de iniciados os trabalhos arqueológicos em 2016 (foto de drone por Júlio Rocha, CMV). 3. O PROJETO DE REABILITAÇÃO 3.1 Princípios e objetivos A escavação da mamoa da Anta da Lapa da Meruje foi tão minimalista quanto possível. Optou-se apenas pela abertura de uma sanja, no quadrante sul da mesma, que teve como objetivo o reconhecimento da sua estrutura e arquitetura internas. Os trabalhos alargaram-se ao corredor e átrio, mas não à totalidade do espaço da câmara por razões de segurança. Com efeito, a pesada laje de cobertura assenta apenas em quatro pontos dos esteios da mesma e encontra-se resvalada para o interior pelo seu lado norte (Figs. 2 e 3), podendo colapsar caso os esteios deste lado percam estabilidade. Da mesma forma, alguns esteios do corredor apresentam uma notória inclinação para o interior, seguramente desde época recuada. A rocha utilizada, um granito biotítico-moscovítico de grão médio a grosseiro local [4], apresenta sinais de meteorização, tais como arredondamento, esboroamento e criação de fissuras (sobretudo no topo dos esteios onde que assenta o chapéu da câmara). Perante este cenário, definiu-se neste projeto de reabilitação um objetivo prioritário para o curto prazo: intervir na arquitetura do monumento no sentido de garantir a sua estabilidade estrutural e avaliar a possibilidade de proporcionar ao público visitante a circulação no seu interior. 3.2 Propostas preliminares de reabilitação A proposta de reabilitação requere as seguintes medidas prévias: 1) Levantamento pormenorizado do monumento com a caraterização geométrica de todos os esteios, da tampa do monumento e de toda a envolvente; 2) Realização de sondagens às fundações dos esteios da câmara para identificação da sua profundidade e da existência de contrafortes adossados aos mesmos pelo exterior; 3) Escavação da área interior da câmara; 4) Estabilização dos esteios do corredor de acesso. Este tipo de monumentos tem todo um legado histórico que gera sempre conflitos de escolha de opções, entre o escavar mais para se conhecer melhor e a estabilidade do monumento. Assim, a definição da cota de escavação no interior da câmara pode ser relevante para fins arqueológicos mas poderá colocar em causa a segurança estrutural do monumento, o que significa que terá de haver um compromisso entre o que escavar e como. Previamente deverá ser realizada uma sondagem pontual que permita identificar de forma clara qual a profundidade a que entram os esteios no subsolo, de modo a clarificar a cota máxima de escavação. Como se compreende, esta escavação é delicada e, para ser realizada em condições de segurança, será prevista uma estrutura provisória que previna o acidente. Portanto, esta estrutura será uma estrutura preventiva que só será colocada em serviço caso 531 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas suceda algo imprevisto, que neste caso corresponderá a uma movimentação da tampa que possa colocar em perigo de vida das pessoas que estiverem no seu interior. Já a estabilização dos esteios do corredor passará pela limpeza arqueológica da parte de trás dos mesmos, verificando a existência ou não de contrafortes; depois, serão realizadas sondagens para se saber qual é o comprimento que estes esteios apresentam na parte enterrada. Com este conhecimento, será proposta uma solução para a verticalização dos esteios do corredor que passará pela criação na parte de trás dos esteios de elementos estabilizantes que os permitam deixar sem apoios do lado interno. Figura 2. Apoios da tampa nos esteios. Figura 3. Pormenor do apoio da tampa no esteio do lado direito visível na Fig. 5. CONCLUSÕES No momento atual, o projeto de reabilitação da Anta da Lapa da Meruje está ainda em elaboração, sendo que os resultados dos trabalhos arqueológicos prévios, previstos para o verão de 2021, serão determinantes quanto à solução a implementar. Quatro questões em especial merecem particular atenção: 1) A estabilidade da arquitetura do edifício permitirá a livre circulação de pessoas pelo seu interior, como inicialmente pensado, ou não? 2) Tendo-se verificado existir arte megalítica gravada, a qual é hoje praticamente invisível a olho nu, de que modo poderá esta ser valorizada junto do grande público sem que isso ponha em causa a sua preservação? 3) Que tipo de estruturas de proteção do monumento serão as mais adequadas face ao impacto humano no local, que urge minimizar? 4) Finalmente, a Lapa da Meruje é uma das mais bem conservadas mamoas da região (ao contrário do que acontece noutros casos que têm vindo a ser objeto de ações de reabilitação semelhantes), o que é garantia a priori de um nível de proteção mais elevado do monumento mas que condiciona a aplicação neste local de algumas das soluções mais correntes. REFERÊNCIAS [1] Real, M. L., Carvalho, A. F., Tente, C. (2017). Projeto de estudo do património histórico-arqueológico de Vouzela (Viseu): objetivos e primeiros resultados. II Congresso da Associação dos Arqueólogos Portugueses. Arqueologia em Portugal. 2017: Estado da questão. Lisboa: Associação dos Arqueólogos Portugueses, 113-123. [2] Girão, A. A. (1921). Antiguidades Pré-históricas de Lafões. Coimbra: Universidade de Coimbra, 68 p. [3] Carvalho, A. F. (2018). Anta da Lapa da Meruje (Vouzela, Portugal). Resultados preliminares dos trabalhos em curso. De Gibraltar aos Pirenéus. Megalitismo, vida e morte na fachada atlântica peninsular. Nelas: Fundação Lapa do Lobo, 201-216. [4] Ferreira, N. (coord.) (2010). Carta geológica de Portugal. Notícia explicativa da Folha 17-A, Viseu. Lisboa: Laboratório Nacional de Energia e Geologia, 66 p. 532 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Argamassas e ligantes do Mercado do Bolhão e Teatro Nacional de São João no Porto – variabilidade e implicações para a sua reabilitação Luís Almeida Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, Portugal, [email protected] António Santos Silva Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, Portugal, [email protected] Cristiano Figueiredo RISCO, Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal, [email protected] Sara Moutinho RISCO, Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal, [email protected] Slávka Andrejkovičová GEOBIOTEC – Departamento de Geociências da Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Clara Pimenta do Vale Centro de Estudos de Arquitectura e Urbanismo, Porto, Potugal, [email protected] Maria do Rosário Veiga Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, Portugal, [email protected] Alice Tavares Costa RISCO, Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal, [email protected] Ana Velosa RISCO, Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Al-Madan de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo no livro RESUMO ALARGADO O Mercado do Bolhão e o Teatro Nacional de São João (Fig. 1), edifícios emblemáticos do Porto, são representativos de uma época arquitetónica influenciada pela “École de Beaux Arts”, característica das obras de Correia da Silva e Marques da Silva, proeminentes arquitetos deste período. Esta época ficou marcada por uma transformação dos processos construtivos e no uso dos materiais de construção, nomeadamente na transição dos ligantes aéreos para os ligantes hidráulicos. Esta transição já vinha a ser feita desde o segundo quarto do séc. XIX, mas é nesta época que se começa a intensificar o uso do cimento Portland. Passado mais de um século após a sua conclusão, o Mercado do Bolhão (MDB) e o Teatro Nacional de S. João (TNSJ) têm sido alvo de intervenções de manutenção e reabilitação. Apesar destas intervenções, destaca-se, porém, uma condição de fragilidade, sobretudo ao nível dos elementos decorativos, causada principalmente pela corrosão das armaduras [1]. 533 534 Figura 1. a) Vista dos alçados poente e sul do Mercado do Bolhão e b) do alçado norte do Teatro Nacional de S. João No que diz respeito ao TNSJ, em 2009 foi realizada uma intervenção de remoção de argamassas de elementos degradados, em particular de rebocos exteriores e de elementos ornamentais, sobre os quais se realizaram estudos que indicaram a utilização de cimento natural na sua construção [2-4]. As recentes intervenções de reabilitação do MDB permitiram a recolha e análise de amostras de argamassas e betão, nas quais se confirmou a utilização de argamassas de ligantes hidráulicos [4-5]. Ambos os edifícios sofreram bastantes intervenções de conservação e reabilitação ao longo dos anos, sendo que o Mercado do Bolhão se encontra atualmente a sofrer obras profundas. Neste trabalho são apresentadas características mineralógicas de argamassas de elementos decorativos ou ornamentais, assim como aspetos microestruturais e caracterização granulométrica dos agregados utilizados. Uma vez que as argamassas dos elementos analisados apresentam uma potencial variabilidade em termos do tipo de ligante, nomeadamente no que diz respeito à utilização do cimento natural [6], este trabalho pretende contribuir para o conhecimento dos materiais no património edificado deste período e para a definição de estratégias de conservação do património edificado desta época. As amostras do caso de estudo MDB foram obtidas em contexto de obra, no decurso da última intervenção de reabilitação (2018), enquanto as amostras do TNSJ foram obtidas em resultado de destacamentos que se verificaram ao longo do tempo em zonas que não foram intervenciondas em 2009. Na Tabela 1, apresenta-se a lista de amostras e sua proveniência. Tabela 1 – Amostras analisadas e sua proveniência CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas A análise experimental incluiu ensaios de difração de raios X (DRX), análise petrográfica, microscopia eletrónica de varrimento (MEV) com microanálise de raios X (EDS), determinação do resíduo insolúvel e a análise granulométrica dos agregados. Com base nos resultados já obtidos conclui-se que: I. Em ambos os casos de estudo o ligante nas argamassas é de natureza hidráulica, porém numa das amostras analisadas no TNSJ (CAR_ext) subsistem dúvidas quanto à sua natureza. II. Nas argamassas analisadas do caso de estudo MDB confirmou-se que o cimento Portland foi o ligante utilizado. III. No caso de estudo TNSJ o ligante aparenta ter sido também o cimento Portland, no entanto, face a algumas dúvidas surgidas, os ensaios por microscopia ótica e eletrónica permitirão confirmar sobre a eventual utilização de outro tipo de ligantes. IV. A semelhança mineralógica entre o ligante das amostras do MDB e o teor em resíduo insolúvel apontam para uma possível aplicação coeva das argamassas analisadas. No entanto, não é possível afirmar que se tratam de argamassas originais. Os estudos em curso permitirão um maior conhecimento do tipo de ligantes utilizados e a sua variabilidade, bem como as demais características mineralógicas, químicas, físicas e mecânicas, no contexto de caracterização material de argamassas destes e de outros casos de estudo do início do século XX. Os resultados obtidos contribuirão para o estabelecimento de ações de reparação e de compatibilidade mais informadas e sustentadas, em contexto de reabilitação deste património construído. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Fundação para a Ciência e Tecnologia através do apoio concedido aos Projetos CEMRESTORE, ref.: POCI-01-0145-FEDER-031612 e DB-HERITAGE, ref. PTDC/EPH-PAT/4684/2014 e ao LNEC através dos Projetos DUR-HERITAGE e PRESERVe. REFERÊNCIAS [5] Figueiredo, C. et al., 2020. A produção e utilização dos cimentos entre o final do século XIX e o primeiro quartel do século XX. In atas do ENCORE2020. Lisboa, LNEC. [6] Velosa, A. et al., 2011. Characterization of the Conservation State of the Façade of Teatro Nacional de S. João, Porto. In International Conference on Durability of Buildings Materials and Components. pp. 1–8. [7] Velosa, A. et al., 2013. Teatro Nacional de S. João (Porto, Portugal). Mortar characterization in early 20th century architecture. In 3rd Historic Mortars Conference. Glasgow, Scotland. [8] Silva, A.P.C.P. da, da Silva, A.P.C.P., Velosa, A.L., 2014. Revestimentos do início do século XX. Aveiro: Universidade de Aveiro. [9] Rocha, D.V. da, 2015. Argamassas de cimento romano utilizadas em edifícios do início do século XX. Aveiro: Universidade de Aveiro. [10] Vale, C. P. et al., 2019. O cimento natural em Portugal. Registos de uso entre o final do século XIX e o primeiro quartel do século XX. In anais do 3ºCIHCLB. Universidade Federal da Bahia. Salvador, Brasil. 535 536 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Argamassas de Tabique no Norte de Portugal Albino Estelita Costa Universidade de Aveiro, Aveiro, DECivil, Portugal, [email protected] Ana Velosa Universidade de Aveiro, Aveiro, DECivil, RISCO,Portugal, [email protected] ARGAMASSAS SOBRE O SUPORTE DE PAREDE DE TABIQUE No Património vernacular e urbano Português as argamassas sobre o suporte das paredes de tabique surgem como elemento incontornável no edificado antigo. O presente estudo visa a caracterização destas argamassas no Norte de Portugal. Como resultado dessa caracterização constata-se uma grande diversidade de tipologias de argamassas, constituídas por diferentes traços, agregados e ligantes. A presença de ligantes como cal aérea e a terra conduz-nos a uma análise geográfica, onde são fatores determinantes quer os recursos naturais existentes, quer os saberes e práticas tradicionais. O preenchimento e revestimento das paredes de tabique com estas argamassas confirma a existência de aproveitamento dos recursos naturais locais e a preservação de várias formas diferentes de aplicação de saberes tradicionais. A caracterização englobou aspetos composicionais e características físicas e mecânicas. Como resultado, é possível fazer um mapeamento das diversas formas de revestir as tradicionais paredes de tabique, na região norte de Portugal. O contributo desta caracterização pode responder à prática da sustentabilidade inserida na actual política de reabilitação, fazendo com que se olhe para este tipo de estruturas como uma mais valia. 537 538 ENQUADRAMENTO Este estudo foi elaborado devido à identificação de uma necessidade de preservação do património arquitetónico em Portugal, quer vernacular, quer urbano. Sendo as paredes de tabique utilizadas fundamentalmente no interior dos edifícios (com alguns casos também no exterior), é relevante preservar estes elementos sendo, para tal, necessário conhecer as argamassas que revestem estas paredes. Esta estrutura existente nas casas, como uma parede não estrutural dividindo o espaço interior, sendo constituída com uma base em madeira com diversas formas, é o suporte das argamassas em estudo. Estas argamassas protegem a estrutura existente e cumulativamente contribuem para a melhoria da qualidade da vivência do habitat. A durabilidade, a salubridade e até o conforto higrotérmico, são qualidades que fizeram perdurar esta tipologia construtiva ao longo dos séculos, até aos dias de hoje. As qualidades referidas favoreciam esta opção, uma vez que permitiam uma construção economicamente mais acessível, recorrendo à madeira, ligantes naturais e agregados de cada região. Na maior parte das situações, permitiam uma construção rápida, leve e de grande flexibilidade na compartimentação dos espaços interiores. As argamassas aplicadas nesta tipologia construtiva constituem o atual objeto de estudo e análise, atendendo ao enquadramento territorial, em particular na região Norte de Portugal. Perante as novas tecnologias de construção, nomeadamente a pré-fabricação, verifica-se que a aplicação de antigos métodos construtivos no edificado continua a ter importância e, possivelmente, com alguma vantagem em relação a novas formas de compartimentação do interior do habitat, e na valorização da qualidade do ar e ambiente no interior do espaço. Seguindo esta lógica, o estudo das argamassas que serviam de revestimento às paredes de tabique assume uma dimensão de grande atualidade num mundo em que a gestão sustentável dos recursos naturais é, cada vez mais, uma prioridade. As qualidades destas argamassas são ainda de grande relevância nas construções antigas no seu equilíbrio interior quanto à qualidade do ambiente e poderão continuar a sê-lo nas novas reabilitações. A zona proposta para estudo foi o Norte de Portugal, composta por oito sub-regiões, Alto Minho, Cávado, Ave, Área Metropolitana do Porto, Alto Tâmega, Tâmega e Sousa, Douro e Terras de Trás-os-Montes, que se repartem em 86 concelhos. Foram recolhidas amostras no interior, litoral e região centro, de forma a conseguir uma maior representatividade destas sub-regiões. Argamassas de tabique no norte de Portugal No caso em estudo, como materiais constituintes das argamassas, temos como elementos principais areias, cal aérea e argila. A massificação da utilização da cal como ligante aparece na época romana[1]. Até então, a argila era o material mais utilizado como elemento aglutinador de agregados orgânicos e inorgânicos nesta tipologia construtiva. Como exemplo, era comum a utilização de areias de diversas proveniências, assim como palha ou outros elementos vegetais. 539 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas As especificidades geográficas e geológicas Fig. 1: Mapa do Norte de Portugal [2] com a localização das amostras Conforme explicitado na Figura 1, foram amostradas e analisadas 30 amostras de argamassas, sendo quatro provenientes do concelho do Porto, uma de Aveiro, duas de Guimarães, uma de Cinfães, uma de Braga, duas de Vila Real, uma de Vila nova de Gaia, uma de Alfândega da Fé, quatro de Mogadouro, seis de Mondim de Basto, duas de Vieira do Minho e uma dos concelhos de Gondomar, Póvoa de Varzim, Esposende Vila do Conde e Espinho. Deste conjunto de Amostras, 23 argamassas são de divisórias interiores, e 7 de divisórias exteriores. O estado de conservação das habitações, de uma maneira geral, encontravam-se em mau estado. No entanto, isto também se deve ao facto de a escolha ter recaído em habitações em remodelação ou demolição. Segue-se alguns exemplos. Fig. 2: Cinfães - Amostra 5 Fig. 3: Parede interior, argamassa de cal Fig. 4: Vila Real - Amostra 7 Fig. 5: Parede exterior, argamassa de argila 540 Fig. 6: Mogadouro - Amostra 14 Fig. 7: Parede interior, argamassa de terra e palha Fig. 8: Mondim de Basto - Amostra 21 Fig. 9: Parede exterior, argamassa de cal Distribuição territorial dos minerais mais importantes existentes nas argamassas de tabique A presente análise pretende expor, de uma forma visual, a distribuição de alguns elementos mineralógicos existentes nas argamassas em estudo na região do Norte de Portugal obtidos por ensaios FRX (Flurescência de Raios X) [3]. Estes estão assim identificados com cores, mais fortes ou mais suaves, transmitindo uma relação das percentagens maiores ou menores do mineral objeto de estudo e análise, tendo em conta intervalos considerados mais relevantes perante a especificidade de cada mineral. Fig. 10: Mapa do Norte de Portugal com a distribuição das amostras de óxido de ferro CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Em quatro das amostras recolhidas (1, 8, 18, 23) temos a divisão entre o reboco e o emboço. Estas quatro foram as únicas em que se conseguiu, em laboratório, separar estas camadas representativas, dada a notória diferença de grão e textura. A nomenclatura que se estipulou foi, alínea a) como reboco, e alínea b) como emboço. Pela leitura global do mapa, verifica-se que a incidência de maior percentagem de óxido de ferro se encontra no interior do território a partir de um eixo vertical que passa por Mondim de Bastos. Temos algumas exceções, uma em Guimarães, e mais três pontos com uma percentagem intermédia, Porto, Póvoa de Varzim e Braga. As restantes amostras têm uma percentagem residual deste mineral. Verifica-se, a partir desta análise, que a existência de revestimento de tabiques com argamassas de terra é frequente no interior norte. Fig. 11: Mapa do Norte de Portugal com a distribuição das amostras de óxido de cálcio A distribuição do óxido de cálcio nesta amostragem está marcada pela coincidência com o facto de em Campanhó existir uma antiga extração de calcário, com fornos tradicionais para a produção de cal. Assim, poderemos observar que nessa zona a percentagem de óxido de cálcio é alta. Existem mais três locais com uma alta percentagem de óxido de cálcio: Porto, Braga e Vila Real, centros urbanos com maior acesso a materiais de construção, quer locais, quer provenientes de outras regiões. Observando o mapa constata-se que é em Trás-os-Montes que existe a menor percentagem de óxido de cálcio nas argamassas, com as restantes regiões a variar entre 20% e 7%. 541 542 Fig. 12: Mapa do Norte de Portugal com a distribuição das amostras de dióxido de silício No caso do dióxido de silício, a sua distribuição no Norte de Portugal é abrangente, com uma percentagem elevada em todos as amostras. Na zona de Mondim de Bastos, Braga e Guimarães a percentagem deste mineral é mais baixa, coincidindo com as percentagens mais elevadas de óxido de cálcio. Esta constatação clarifica a utilização de agregados siliciosos de forma generalizada, mas também a existência de diferentes percentagens de materiais em termos composicionais – diferentes traços. RESULTADOS E DISCUSSÃO Analisando as características geológicas das regiões com as características químicas e físicas das amostras relativamente ao material agregado, verifica-se a existência de fortes probabilidades da utilização da matéria prima local. No caso dos ligantes, argilas e cal aérea, denota-se que a argila é utilizada em estruturas construtivas menos nobres ou no emboço nas edificações mais importantes. A sua aplicação ainda se pode encontrar em áreas mais rurais e do interior da zona norte. Neste estudo algumas das amostras localizadas no nordeste transmontano incorporam terra ou argila, tendo ainda matérias orgânicas da família das graminias, tipo centeio, com uma percentagem que se estima de 2 a 5% do peso total da argamassa. No caso de utilização da cal como ligante em relação aos agregado, verifica-se que 14 amostras de argamassa com uma relação 1/3, ou seja, um de cal para três partes de agregado, relação referenciada no livro Técnicas Tradicionais de Construção [4], seis amostras com uma relação menor e cinco com uma relação maior. Verifica-se ainda uma maior diversidade do tipo de agregados nas argamassas com base de cal, xistos e granitos, do que nas argilas, que são praticamente só agregados de xisto. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 543 544 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Quinta de Crasto, Vairão – Construção e contexto Rita Faro Novais Mestranda na FAUP / Programa BIOPOLIS_Porto, Portugal, [email protected] Nuno Valentim Lopes Prof. Aux. na FAUP / Inv. no CEAU / Programa BIOPOLIS_Porto, Portugal, [email protected] Paulo Farinha Marques Prof. Ass. na FCUP / Inv. no CIBIO / Programa BIOPOLIS_Porto, Portugal, [email protected] Nuno Ferrand de Almeida Prof. Cat. na FCUP / Coord. Cient. do CIBIO / Museu de História Natural e da Ciência UP / Programa BIOPOLIS_Vila do Conde, Portugal, [email protected] RESUMO Um dos desafios que a sociedade contemporânea enfrenta, quando pretende desenvolver programas e projetos de valorização de edifícios, sítios e paisagens, consiste na compreensão da relação complexa que se estabelece entre paisagem, arquitetura e património. A Quinta de Crasto, em Vairão, Vila do Conde, é um testemunho paisagístico e arquitetónico de culturas e modos de vida cada vez menos presentes e em desuso. A sua reabilitação, para sede do Projeto Biopolis1, estimulou uma linha de investigação sobre a sua origem, enquadramento territorial, aspetos históricos, sociais e processos construtivos conducentes a análise e diagnóstico, que se documentam no presente artigo. Procura-se, assim, uma leitura transdisciplinar deste conjunto patrimonial, cruzando meios de levantamento arquitetónico e diagnóstico construtivo com a interpretação territorial, paisagística, arquivística e historiográfica. Cronologicamente, o processo de análise é marcado por cinco momentos e por cinco personalidades que lhe estão associadas, os quais, por sua vez, permitem ‘mapear’ e desvendar marcas de presenças territoriais mais vastas (local e regional, rural e urbana) e uma lógica de intervenção e de uso adaptativo, decorrente das circunstâncias e do espírito do tempo. A compreensão abrangente deste conjunto singular permite a conceção de um quadro viável de intervenções que garantam a manutenção e a adaptabilidade do património tangível e intangível. PALAVRAS-CHAVE: Quinta de Crasto; Vila do Conde; Projeto Biopolis; Património Arquitetónico e Paisagístico; Família Rodrigues de Sousa O Projeto “Teaming” Biopolis em Biologia Ambiental, Genómica Evolutiva, AgroBiodiversidade, Paisagem e Património, aprovado em abril de 2020, pela Comissão Europeia, ao abrigo do programa “Widening” do Horizonte 2020, é coordenado pelo consórcio que junta o CIBIO-InBIO (Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, da Universidade do Porto, sediado no Campus de Vairão, em Vila do Conde) à Universidade de Montpellier e à Porto Business School; e envolve ainda um conjunto diversificado de agentes do sector público e privado nacional e internacional, incluindo os decisores políticos, as universidades e centros de investigação, as empresas e a sociedade civil. 1 545 546 1 INTRODUÇÃO O presente artigo, tendo como ponto de partida o conjunto da Quinta de Crasto, reflete a relação próxima entre três campos de ação centrais na sociedade contemporânea – a paisagem, a arquitetura e o património – como suporte identitário e fator de desenvolvimento sociocultural e territorial sustentável. Procura-se conhecer a organização do espaço em diferentes escalas, materialidades, formas, processos, significados e tempos históricos. “São estes espaços “construídos” e vividos ao longo dos tempos pelas sucessivas gerações, que os legaram de umas para as outras, plasmando a cada momento um pouco de cada uma delas (…).”[1] que resultam num interessante palimpsesto a estudar. O corolário deste estudo assumir-se-á como um contributo arquitetónico e paisagístico, nomeadamente para o Projeto Biopolis, ambicionando conhecer uma paisagem e um património edificado singular. 2 A QUINTA DE CRASTO Localizada no Lugar de Crasto, pertencente à União de Freguesias de Fornelo e Vairão, concelho de Vila do Conde, a Quinta de Crasto estabelece frentes com as ruas do Crasto e da Agrária. Insere-se num território, com identidade própria, assente num contexto ecológico de elevada disponibilidade hídrica, elevada biomassa e alta densidade populacional – a região antigamente designada de Entre Douro e Minho. A sua paisagem atual caracteriza-se por um mosaico largo de campos (espaços abertos) e bouças (espaços arborizados) que se estende por outeiros e baixas aplanadas. A estrutura fundiária ainda mostra a sua compartimentação com altos muros de alvenaria de pedra (essencialmente de granito), muitos ainda com esteios encastrados, revelando vestígios de bordaduras de ramadas de vinha, que complementavam a cultura do pão. O povoamento disseminado, típico desta região, caracterizava-se pela casa de lavoura - constituiu-se como elemento compositor e gerador da paisagem na sua globalidade biofísica, ecológica, económica e social, e funcionou como organismo autossuficiente, que ultrapassou o simples espaço habitacional e se foi adaptando às exigências do tempo, composto pela casa (do lavrador e sua família) e as construções anexas necessárias, estendendo-se entre muros e ramadas – que traduz um conhecimento altamente biofísico e representa a memória do passado agrícola rico da região e de uma paisagem em extinção. A “casa campesina nortenha característica, de Entre-Douro-e-Minho (…) englobava (…), para lá dessa estrutura geral, as mais das vezes um certo número de dependências ou anexos específicos e independentes, de dimensões mais ou menos reduzidas, para gados e arrumações, cortes ou estábulos, palheiros, sequeiros ou espigueiros, eiras cobertas, lojas, etc. que se distribuem à volta de um amplo espaço aberto, terreiro, ou quinteiro, e que integram o complexo da lavoura.”[2] Estas casas de lavoura originaram, muitas vezes, as famosas casas de “brasileiros” – portugueses que tinham emigrado para o Brasil, durante o grande fluxo migratório característico da segunda metade do século XIX e início do século XX (1880-1930), enriquecido e retornado a Portugal, onde se tornaram grandes proprietários e investidores na agricultura, na construção naval, no comércio, na indústria, nos processos de urbanização, na administração pública e na vida associativa, afirmando o seu triunfo e ascensão social na sociedade portuguesa. A Quinta de Crasto (Fig.1) configura, assim, um conjunto híbrido, inserido numa paisagem de campo-bouça, com uma área de, aproximadamente, 70 ha, cercada por muros, que incorpora um conjunto de construções de cariz agrícola e equipamentos. Os vários edifícios foram construídos segundo técnicas tradicionais, utilizando materiais predominantemente naturais e pouco transformados, de que são exemplo as paredes de alvenaria de pedra (aparelho regular ou irregular) e de tabique duplo e a estrutura de madeira nas coberturas (de telha) e pavimentos. Apesar de autónomos, estabelecem uma forte interligação entre si e, pela sua disposição no terreno, configuram um espaço exterior, relativamente, bem definido e confinado – o quinteiro. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 1_Casa Senhorial de Crasto 2_Alpendre 3_Sequeiro 4_Cavalariças 5_Silos 6_Espigueiro 7_Varandão 8_Cozinha regional 9_Edifício complementar 10_Edifício aidos/nitreira 11_Eiras lajeadas/quinteiro 12_Estufas 13_Adega Figura 1. Fotografia aérea de conjunto da Quinta de Crasto 3 CINCO MOMENTOS | CINCO PERSONALIDADES 3.1 1º momento | Casal Rodrigues de Sousa A Quinta remonta a meados do século XIX, quando Manuel Rodrigues de Sousa e Ana Rosa d’Azevedo Almeida e Sousa eram os proprietários de uma parcela de terreno no lugar de Crasto, que anos mais tarde viria a dar lugar ao inicial assento de lavoura da quinta, de grandes dimensões. Certamente, a maior parte das construções de cariz agrícola terão tido origem com este casal de lavradores, sendo mais tarde, desenvolvidas por alguns dos seus filhos - José Bento de Sousa, Boaventura Rodrigues de Sousa e Bento Rodrigues de Sousa são exemplo de “brasileiros de torna viagem” bem sucedidos. 3.2 2º momento | José Bento de Sousa Corresponde à construção da Casa Senhorial de Crasto e do alpendre anexo, em 1880, por José Bento de Sousa, no limite sul das terras dos seus pais, comprovada pela inscrição na fachada tardoz “JBS 1880”. Revelava traços semelhantes aos palacetes burgueses neopaladianos ingleses, espalhados pela cidade do Porto, colocando-se a hipótese de uma casa rural de lavoura como pré-existência, da qual o edifício branco, com o portão de entrada e o nicho de S. Bento, corresponderá à casa rural original ou parte dela. A casa (Fig.2) exibia um pequeno jardim murado e gradeado na fachada principal, a sul, com majestosos pinheiros de Norfolk (Araucaria heterophylla) e grandes arbustos, provavelmente cameleiras, que fazia a transição da via pública para o interior da casa e a partir do qual se desenvolvia uma imponente escadaria de acesso entre o exterior e o andar nobre, o sobradado, valorizando a entrada. “Houve sempre tendência entre nós para se dar importância à entrada da habitação. (…) existe muitas vezes o pátio de entrada, a que em geral se liga a escada exterior para o andar nobre. Mas, quando não há lugar para um pátio, desenvolve-se certo luxo na escadaria principal. (…) tem apenas importância como acesso da rua ao interior da morada; como meio de comunicação entre andares”[3]. Esta, ao assumir a posição central, destacava a simetria e regularidade da construção. 547 548 Figura 2. Fachada principal da Casa Senhorial de Crasto – resultado da construção de 1880 As fachadas apresentavam características de época. A fachada sul, de alvenaria portante de pedra de granito e de uma arquitetura simples, lisa, formal, era ritmada: no r/c, por uma fileira de frestas com remate em meio arco na parte superior; e, no primeiro andar, por uma de janelas retilíneas, com padieira semicircular, em que duas delas apresentavam varandins. Na fachada lateral nascente, de reboco, eram visíveis janelas semelhantes. Os extremos da frontaria eram marcados por cunhais apilastrados que suportavam a cimalha geral com uma balaustrada de pedra, e, ao centro, alinhado com a escadaria, o frontão, de grandes dimensões e bastante sóbrio. Estes dois elementos eram rematados, nos seus vértices, por estatuetas esculpidas, enquanto o telhado apresentava pequenos obeliscos. 3.3 3º momento | Bento Rodrigues de Sousa Após a morte de José Bento de Sousa, em 1882, a quinta ficou a cargo do seu irmão, Bento Rodrigues de Sousa. Procedeu a alterações na casa, de que resultou, na fachada principal (Fig.3), a construção de uma varanda no cimo das escadas e a consequente anulação dos varandins e substituição das respetivas portas sacadas por janelas idênticas às restantes. Simultaneamente, desenvolveu e ampliou as estruturas agrárias existentes e implementou uma economia agrícola racionalizada, construindo um importante império agrícola e tornando-se num dos mais importantes proprietários rurais do norte do país. Foi, deste modo, em 1892, promovido, pelo rei D.Carlos, a “Barão do Rio Ave”, designação pela qual esta Quinta ficou também conhecida – “Casa de lavoura do Barão do Rio Ave”. Assim, crê-se que a imagem atual das estruturas agrárias (Fig.4) deve corresponder, maioritariamente, ao que foi realizado durante este período – o sequeiro; as eiras lajeadas (cobertas e descobertas); as cavalariças, com as manjedouras; o espigueiro, de 1893; o edifício do varandão; a cozinha regional, com a típica lareira entre o forno e o banco, que abria, através de quatro postigos (mais tarde fechados por questões de higiene) e porta para o espaço do gado de engorda, a uma cota inferior, com as manjedouras -“Na quinta de Crasto, em Vairão (…) há uma fiada de janelas em arco, fechadas por portinholas retangulares; a grande cozinha é de construção relativamente recente, e os postigos mantiveram-se até há cerca de um ano, no desejo de prolongar uma tradição local curiosa.”[4]; e o edifício dos aidos e da nitreira, que albergava o gado bovino, e se apresentava muito avançado e prático para a época, segundo Fernando Galhano e Ernesto Veiga de Oliveira. No quinteiro existiam também várias ramadas, a partir das quais se produzia o vinho verde da Quinta. “Os dois portões laterais à Casa permitem o acesso ao interior da propriedade, na qual se encontrava a presença de ramadas, alas e cobertos, que permitiam o abrigo ao tempo, frio e chuvoso no Inverno, quente e seco no Verão. A eira, o varandão, o espigueiro e os silos são espaços que permitem resposta às exigências dos trabalhos agrícolas e tornam-se lugares de labuta: neles se seca, se conserva, se guardam as alfaias e maquinaria do dia-a-dia. (…), “a Quinta de Crasto é uma casa agrícola criada com a particularidade de utilizar os recursos tradicionais para garantir uma produção científica. Exemplo disso é a nitreira construída na Quinta, e que hoje está completamente adulterada. Através dela era possível produzir-se estrumes para fertilizar as terras sem recurso a elementos químicos.”[5] CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 3. Fachada principal da Casa Senhorial de Crasto após intervenção de Bento Rodrigues de Sousa. Figura 4. Quinteiro da Quinta de Crasto, com sequeiro, cavalariças, silos, espigueiro, varandão e eiras. 3.4 4º momento | Bento de Sousa Amorim Em 1931, Bento de Sousa Amorim, herdou a Quinta e deu seguimento aos projetos começados pelo seu pai Bento Rodrigues de Sousa, nas áreas económica, social e política, procedendo à remodelação da Casa de Crasto e à restruturação das produções agrícolas, apostando na produção e exportação de vinho. A última grande remodelação que a casa sofreu data da intervenção a cargo de Bento Amorim, por volta de 1931-32, e por isso, a imagem atual corresponderá, praticamente, a esta fase que demonstra, claramente, uma influência do Português Suave. As grandes alterações que ocorreram face às fases anteriores são em termos exteriores: _na fachada principal (Fig.5), a substituição da varanda com escadaria por uma maior, alpendrada saliente e apoiada em colunas de granito, com arcos, que mantém a demarcação do espaço nobre de habitar; a retirada das estatuetas, que pontuavam a platibanda e o frontão da fachada, e dos obeliscos do telhado; a colocação de chaminé; e a substituição do muro contínuo com gradeamento do jardim, que marcava claramente a separação entre público e privado, por pequenos pilares de pedra unidos por corrente – simultaneamente, estabelece-se uma relação mais fluida e transparente entre o espaço de entrada na Quinta e a via pública e perde-se a imagem de entrada imponente, bem delimitada, através de uma escadaria, numa casa senhorial. Figura 5. Fachada principal depois da intervenção de Bento de Sousa Amorim – imagem atual 549 550 Figura 6. Fachada tardoz antes e depois da intervenção de Bento de Sousa Amorim O acesso ao interior da propriedade fazia-se de diferentes formas, mantidas ou pouca alteradas, de geração em geração: a família entrava pelo portão onde se encontra o nicho de S. Bento, que dava para a eira coberta e, em seguida, utilizavam a escada de acesso ao andar sobradado, presente na fachada tardoz; a porta, debaixo da varanda na fachada principal, era utilizada quando havia convidados, assim como a entrada, ao nível do r/c, na fachada tardoz; o portão de acesso ao alpendre e o portão, no extremo oposto, serviam os carros de bois, carroças e alfaias agrícolas. Do ponto de vista de organização interna, que, eventualmente, também foi sofrendo alterações ao longo do tempo, continua a ter-se, como herança do passado, a separação entre o piso de serviço e o piso da habitação. O rés-do-chão é constituído por uma sequência de salas; enquanto, no primeiro piso, a entrada tem a configuração de uma sala grande que faz a distribuição para duas salas laterais, associadas à parte social, para o terraço, e para um corredor de quartos e instalações sanitárias, o qual é rematado pela porta-sacada avarandada, na fachada nascente. (Fig. 7) Figura 7. Plantas: piso 0 – serviços; piso 1 - sobradado No interior, as paredes são de pedra irregular à vista no r/c; e, no primeiro piso, rebocadas a branco, com apontamentos a cor vermelha em alguns compartimentos ou com um apainelamento de madeira, típico das artes decorativas dos anos 20/30, e com lambrim de cerâmica vidrada, na instalação sanitária. O piso 0 apresenta, maioritariamente, uma solução de cerâmico (antigamente era em pedra) e o piso 1 soalho de madeira pintado - com várias tonalidades para dar o aspeto de madeiras mais caras (a escala das obras monumental e dispendiosa obrigava a adoção de soluções mais baratas no interior) -, e azulejos hidráulicos na casa de banho principal. Os revestimentos dos tetos são de diversos materiais, sendo visível, no piso térreo, a estrutura de madeira; e, no piso superior, o estuque branco, com sanca e florão CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas central em gesso ou não, o forro de madeira (tipo saia e camisa) e, pontualmente, teto falso branco. Todos os elementos em madeira, do andar sobradado - portas, janelas, tetos, rodapés e lambrins - são em tom bege do fim século XIX/inicio século XX. (Fig.8) Figura 8. Interiores – r/c e 1ºandar Relativamente às restantes construções da Quinta, defende-se a hipótese de ter sido Bento Amorim a retirar os ornamentos mais exuberantes que existiam na cobertura do espigueiro, tal como fez na Casa Senhorial. Foi também nesta época que se construiu o edifício entre o varandão e o edifício dos aidos, com o objetivo de criar mais espaço para os criados, como salas, quartos, instalações sanitárias e uma cozinha de uso corrente e de apoio à cozinha regional – resultado de intervenções posteriores. Construiu ainda os dois silos, de pedra de granito, que serviam para a conservação de forragens verdes para alimentação do gado; e, do outro lado da Rua de Crasto, a adega da Quinta. 3.5 5º momento | DRAEDM Bento Amorim tinha como objetivo tornar a Quinta propriedade do Concelho e instituição agrícola oficial, com o nome de Barão do Rio Ave, em homenagem a seu pai. Assim, em 1967, o Estado adquiriu-a para a Estação Agrária do Porto. Em 1984, foi libertado o espaço e optou-se pela sua adaptação ao Museu Agrícola de Entre Douro e Minho (MAEDM), pertença da DRAEDM, pensado e fundado por alguns dos maiores especialistas nacionais nesta área, como Ernesto Veiga de Oliveira, Benjamim Pereira e Ilídio Araújo. “Assim, pelos anos 50, quando Portugal começou a ter a sua proto-industrialização, «eles adivinharam que isso se iria espalhar e começaram, então, a correr o país em busca da informação e, com um desenhador absolutamente extraordinário, que era o Fernando Galhano, conseguiram recolher a maior parte da materialidade tradicional»”[5]. O Museu foi, assim, criado para preservar a identidade desta região de Portugal e guardar a memória coletiva da atividade agrícola que se assumia como motor do desenvolvimento económico, num tempo em que a tecnologia disponível dependia fundamentalmente da força física do homem e dos animais que o acompanhavam. Além disto, criou um espaço cultural para estudo e debate no interior da DRAEDM, ao mesmo tempo que repunha e preservava a memória da Quinta de Crasto. Embora não batizado como Barão do Rio Ave, o Museu concretizou e ampliou o desejo de Bento Amorim: que aquela casa fosse para servir, sobretudo, os agricultores vilacondenses e vizinhos. Foi inaugurado a 10 de março de 1989, com a exposição intitulada “O pão e o vinho”. A instalação do Museu exigiu o aproveitamento de espaços da antiga casa de lavoura para arquivos/arrumação/apoio; e a construção de novos espaços que se constituem como acrescentos mais pobres em relação ao edifício de origem. Deste modo, todos os espaços originais que apresentem características, como laje e vigas em betão, estruturas metálicas e pavimentos em massame de betão, tijoleira de barro e alguns cerâmicos, são alterações introduzidas pela DRAEDM. «Este museu recolheu peças que eram exemplares. Não eram peças recolhidas aleatoriamente. Eram peças que tinham, muitas delas, elementos de arte absolutamente originais. Assim, eles recolheram aquelas que eram centrais. É claro que eles não terão recolhido tudo, mas conseguiram reunir as peças consideradas centrais e fundamentais para a compreensão da produção tradicional no Entre Douro e Minho»[5], o que realça a abrangência e importância das peças expostas. 551 552 Este espaço museológico mostrava, no edifício dos aidos, a evolução das alfaias agrícolas, evidenciando a arte do agricultor antigo na confeção dos seus próprios instrumentos, e a importância da cultura do milho e do trabalho e tratamento do linho. Já, no edifício da casa, apresentava-se a exposição do pão, do vinho e do azeite; e, na eira coberta junto à casa, a exposição do leite. O Museu, com vários visitantes, ganhou importância. Foi recebido na Rede Portuguesa de Museus, e obteve, em 1991, a Menção Honrosa de Prémio do Museu Europeu. Porém, em 2007, deu-se o encerramento das suas instalações e, com ele, iniciou-se o estado de degradação que hoje se verifica. Além do Museu Agrícola e do Centro de Formação Profissional de Vairão, também foram instalados na Quinta a Estação Regional de Hortofloricultura (DRAEDM); o Centro de Atualização Propedêutica e Formação Técnica (DRAEDM); o I.C.A.V. - Instituto de Ciências Agrárias de Vairão (UP); o Laboratório de Investigação Veterinária (DGAV); e a IAAS – Associação Internacional de Estudantes de Agricultura. 3.6 6º momento – situação atual Pode definir-se como a fase que começou com o encerramento do Museu e que se perpetua até aos dias de hoje. O edifício encontra-se devoluto, sem manutenção e reparação há algum tempo, a avaliar pelos danos que apresenta. Efetivamente, apenas as estufas e o antigo edifício dos aidos e nitreira já reabilitado, entregues à Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, se encontram em funcionamento. 4 DA QUINTA DE CRASTO AO PATRIMÓNIO RODRIGUES DE SOUSA A análise da Quinta de Crasto, e dos seus vários momentos e personalidades subjacentes, possibilitou a (re)descoberta de um património arquitetónico e paisagístico mais abrangente – que foi ou continua a ser propriedade da família Rodrigues de Sousa. Procurou-se não só mapear esta mancha territorial mais vasta como atribuir nomes a cada objeto. Deste modo, no que foi possível apurar, seguem-se as várias propriedades e seus proprietários, ao longo do tempo: a. Quinta de Crasto (Lugar de Crasto, Vairão): casal Rodrigues de Sousa _ José Bento de Sousa _ Bento Rodrigues de Sousa _ Bento de Sousa Amorim _ Estado português_UP b. Quinta da Amora (Lugar de Crasto, Vairão): Bento de Sousa Amorim_Ministério da Agricultura c. Terrenos circundantes da Capela de St. Ovídio (Lugar de Crasto, Vairão): Bento de Sousa Amorim _ Inês Maria Chambers de Sousa Amorim d. Quinta de Vilarinho (Lugar de Vilarinho, Macieira da Maia): Bento Rodrigues de Sousa _ Inês Amorim_Bento de Sousa Amorim_Inês Maria Chambers de Sousa Amorim e. Terreno da Torre medieval e Casa da Mata (na Quinta de Vilarinho, do arquiteto Raúl Leitão): Bento de Sousa Amorim_Inês Maria Chambers de Sousa Amorim f. Quinta do Corgo e Capela de São Brás (Lugar de Vilarinho, Macieira da Maia): Bento de Sousa Amorim_Inês Maria Chambers de Sousa Amorim g. Casa da Mineira (Lugar de Vilarinho, Macieira da Maia): Bento de Sousa Amorim_Inês Maria Chambers de Sousa Amorim h. Terrenos nas margens do Rio Ave e próximos da Ponte de D. Zameiro – Azenhas de Sabariz, do Rio e do Campo, Casa dos Moleiros de Sabariz e Moinho de Vento (Macieira da Maia e Bagunte): Bento de Sousa Amorim _ Inês Maria Chambers de Sousa Amorim i. Casa Dr. Bento Amorim, atual Casa do Posto de Turismo (Rua 25 de Abril, Vila do Conde), dos arquitetos Germano Castro Pinheiro e Fernando Tudela: Bento de Sousa Amorim _ Sede do Clube Assembleia 1º de Dezembro_Comissão Municipal de Turismo de Vila do Conde (CMVC) j. Foros em Vila do Conde e Vilar de Mouros: Bento Rodrigues de Sousa_Bento de Sousa Amorim k. Moinho na Póvoa de Varzim: Bento de Sousa Amorim_Inês Maria Chambers de Sousa Amorim l. Palacete Boaventura Rodrigues de Sousa, conhecido também por Colégio dos Maristas, e distinguido como Monumento de Interesse Público (Av. Boavista, Porto): Boaventura Rodrigues de Sousa_ Colégio de Nossa Senhora do Rosário_Colégio dos Maristas_ BES_IPOV m. Edifício na Praça de Gomes Teixeira (Porto): Boaventura Rodrigues de Sousa_ Armazéns do Chiado n. Garagem Passos Manuel (Porto), do arquiteto Mário Abreu: Bento de Sousa Amorim, Maria Amélia Chambers de Sousa e Elisa Chambers _ Inês Maria Chambers de Sousa Amorim CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas o. Casas no Porto – duas na Av.Boavista, em frente ao Palacete BRS, (uma do arquiteto Carlos Ramos) e uma na Av.Brasil: Elisa Chambers e António Marques Bento de Sousa _ Inês Maria Chambers de Sousa Amorim _ Entidades privadas p. Casa de Gondarém, do arq. Fernando Távora: Elisa Chambers_ Inês Maria de Sousa Amorim Esta é uma primeira listagem, ligada no presente processo de pesquisa, revelando uma mancha territorial edificada muito abrangente e de enorme interesse, construída pela família Rodrigues de Sousa. CONCLUSÕES A construção da identidade coletiva (nacional, regional, local) consolida-se através do entendimento da paisagem e da arquitetura, enquanto prova histórica de uma época e como resposta eficaz aos fatores geográficos e às condições económicas e sociais, contribuindo para uma consciência crítica e uma cultura de projeto. Estruturas como a Quinta de Crasto devem ser encaradas como elementos fundamentais de uma importante paisagem patrimonial - Entre Douro e Minho – e de um património arquitetónico, marcado por ordens de representação social, que resultam de diferentes fases de construção e de agregação de espaços. Este tipo de implantação, que se vai formando ao longo do tempo, reforça a interpretação da Quinta enquanto projeto orgânico e funcional, correspondente à própria paisagem, evolutiva e rica, em que se insere. Efetivamente é resultado de uma “arquitetura-processo” que deve ser vista como um documento histórico e retrato social. Note-se que “para o grande investigador Ernesto Veiga de Oliveira, a Quinta de Crasto constituía só por si um «elemento museográfico de grande valor e representatividade, como exemplo de uma grande casa de lavoura senhorial da região».”[5] A identidade espacial geral do conjunto da Quinta resulta, assim, de várias entidades, com valor arquitetónico próprio, que se relacionam entre si e conferem a imagem de um sistema campo-bouça altamente significativo, a diversas escalas, que deve ser valorizado. A Quinta de Crasto “faz parte de um patrimônio arquitetónico que deve ser conservado e que, para tanto, exige um esforço de manutenção. Trata-se de edifícios que, para ter sua vida prolongada, devem ser ampliados, transformados e postos em novos usos, sempre mantidas suas características formais.” [6] “O futuro de um território rural pode depender da sua capacidade em utilizar com conhecimento de causa a herança do seu passado. A valorização do património é uma componente incontornável do processo de desenvolvimento local.” [7] Assumida, deste modo, como âncora patrimonial no território, é a partir dela e do mapeamento de uma presença territorial mais vasta que se define, com maior rigor, o território do Projeto Biopolis – resultado de uma rede funcional de vasos comunicantes, tendo como decumano o Rio Ave e como cardo o Oceano Atlântico. As várias propriedades mencionadas no concelho de Vila do Conde configuram um percurso paralelo ao Oceano Atlântico e em direção ao Rio Ave. Numa escala mais ampla, definem uma mancha territorial formada por um núcleo central em Vairão e dois núcleos secundários em Macieira da Maia que, através de elementos naturais como a bacia hidrográfica – Rio Ave e Ribeira de Granja – se pode estender até à costa litoral, abrangendo, deste modo, importantes vias de comunicação (linha de metro Porto- Póvoa de Varzim e IC1) e património classificado, a Reserva Ornitológica de Mindelo. Este será o “território Biopolis”. AGRADECIMENTOS À Dra. Inês Maria de Sousa Amorim por toda a disponibilidade, conversas informais e histórias da família, acesso às fotografias do arquivo familiar e visitas guiadas a algumas das propriedades. REFERÊNCIAS [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] MARQUES, Hélder; MARTINS, Luís. “Memória, Herança, Património e Paisagem” in Cadernos de Geografia / Nº17 (1998). Coimbra: FLUC, p.123 VEIGA DE OLIVEIRA, Ernesto; GALHANO, Fernando. (2003). “Portugal de Perto. Arquitetura Tradicional Portuguesa – reflexões sobre esses espaços”. Lisboa: Publicações Dom Quixote, pp. 18-19 LINO, Raúl. (1929). “Casa Portuguesa”. Lisboa: Imprensa Nacional, p.7 VEIGA DE OLIVEIRA, Ernesto; GALHANO, Fernando. (2003). Portugal de Perto. pp. 99-101 Jornal Diário do Minho. Suplemento Património / Nº28422 (27 fevereiro 2009) MONTANER, Josep Maria. (2013). A Fragilidade da Arquitetura Moderna: paradoxos tecnológicos, funcionais e simbólicos em sua reabilitação, In “A Modernidade Superada” – Ensaios sobre Arquitetura Contemporânea. Barcelona: Editorial Gustavo Gili, p.147 DOWEN Michael, in “Actas Encontros Património Vila do Conde”. Vila do Conde, p.21 553 554 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Contributos para o conhecimento do Património Arquitetónico PortuguêsBrasileiro e medidas para a sua salvaguarda para análises multicritério Alice Tavares CICECO, RISCO, Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Maria Rita Amoroso Instituto dos Arquitetos do Brasil, Núcleo de Campinas, SP, Brasil, [email protected] Aníbal Costa RISCO, Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Al-Madan de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo no livro RESUMO O Património Arquitetónico Português-Brasileiro analisado no presente estudo foi construído entre os séculos XIX e início de XX, numa fase em que imperava a Arquitetura Eclética. Este estudo tem como objetivo caracterizar este Património, considerando o existente e o já demolido dos casos de estudo, em regiões de ambos os países. Da caracterização realizada é desenvolvida uma metodologia multicritério de ponderação dos níveis de autenticidade do existente, para avaliação em contexto municipal. É feita a identificação dos fatores chave que podem comprometer a preservação da autenticidade e integridade, em processos de reabilitação, considerando as recomendações internacionais. Analisam-se igualmente os documentos de gestão urbana municipal, para avaliação da capacidade destes salvaguardarem este Património. Por último são apresentadas orientações para a compatibilização entre os instrumentos de gestão urbana e a necessidade urgente de preservação do Património Português-Brasileiro, quer em Portugal (as Casas de Brasileiro) quer no Brasil. PALAVRAS-CHAVE: Casas de Brasileiro; Património Luso-Brasileiro; Análise multicritério; Compatibilização técnico-cultural; Património Arquitetónico; Regulamentos urbanos 555 556 AGRADECIMENTOS A autora Alice Tavares agradece o apoio financeiro através de bolsa de Pós-doutoramento à FCT, ao MCTES, ao FSE através do Programa Operacional Regional Centro e à UE, bem como ao CICECO e ao RISCO da Universidade de Aveiro. Figura 1 – Vista interior de um edifício de Arquitetura Eclética da transição entre século XIX e XX, Arquitetura de Terra (adobe), Ílhavo, distrito de Aveiro (créditos: Alice Tavares) CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 557 558 559 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3 - Projeto 560 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Avaliação do comportamento dinâmico de uma ponte pedonal Liana Sombrio Ostetto RISCO, Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal, [email protected] Hugo Filipe Pinheiro Rodrigues RISCO, Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal, [email protected] Paulo Alexandre Lopes Fernandes CERIS, Instituto Politécnico de Leiria, Leiria, Portugal, [email protected] RESUMO As pontes possuem funções importantes e críticas no conjunto de infraestruturas construídas, permitindo a passagem de pessoas sobre barreiras naturais e interligando territórios. A vida útil destas obras dependem de diversos fatores desde a deterioração dos materiais às anomalias de funcionamento. Para se manter íntegra e proporcionar conforto e segurança, qualquer estrutura deve passar por ações de inspeções e manutenção periódicas. O presente trabalho apresenta a caracterização e inspeção de uma ponte pedonal metálica da cidade de Leiria, com cerca de 30 anos, que apresenta atualmente vibrações excessivas e desconforto de utilização. Por essa razão a caracterização e inspeção foi apoiada por ensaios de caracterização dinâmica e ensaios de vibração forçada pela passagem de peões. Os resultados experimentais foram confrontados com os resultados obtidos com recurso a uma modelação numérica, visando a avaliação das causas para a vibração excessiva e o estudo de soluções de reabilitação e melhoria do comportamento dinâmico da ponte. No que respeita ao impacto da vibração no conforto de utilização do equipamento, as acelerações resultantes de vibração forçada com a passagem dos peões em diferentes cenários foram confrontadas com um guia técnico de França. A título de súmula, o trabalho permitiu concluir que o último cabo de suspensão da ponte não estava ativo e por isso não assegura a função que era esperada. PALAVRAS-CHAVE: Estado de conservação; Ponte pedonal; Inspeção; Ensaio de caracterização dinâmica, Confortabilidade 561 562 1 INTRODUÇÃO As obras de arte metálicas encontram-se por todo o mundo, e embora a sua utilização se tenha generalizado mais frequentemente no século XIX, as primeiras surgiram ainda no século XVIII [1]. Atualmente é comum a presença de pontes metálicas suspensas por cabos, chamadas de pontes estaiadas ou atirantadas, num modelo que começou a ser construído na Europa na década de 60, como solução adequada para vencer grandes vãos [2]. A duração de vida útil destas estruturas depende de diversos fatores como a deterioração dos materiais constituintes, as deficiências nas condições de serviço e utilização e as anomalias de funcionamento do sistema estrutural. Esses fatores são determinantes, em particular para a diminuição dos níveis de qualidade e segurança [3]. Qualquer estrutura, para se manter íntegra e proporcionar aos seus utilizadores conforto e segurança, deve passar por ações de inspeção e manutenção periódicas, as quais permitem identificar eventuais problemas numa fase inicial, criando condições para que sejam tomadas as medidas adequadas para a sua correção atempada ou evitar a sua evolução [2]. A identificação das patologias de uma obra de arte é, por norma, obtida através de inspeções. Contudo a realização de inspeções deve ser precedida, entre outras coisas, da existência de um inventário atualizado sobre as obras que serão inspecionadas, sendo uma condição essencial para esse processo. Entre todos os modelos de inspeções, destaca-se a inspeção de rotina, além de ser a inspeção de menor custo por ser visual, permite a obtenção de um conjunto significativo de informação relevante, tornando-se assim o tipo de inspeção mais utilizado [4]. Quando necessário a utilização de ensaios deve ser efetuada, revelando-se um complemento importante das inspeções e uma fonte de informação quantitativa valiosa, reduzindo a subjetividade inerente as inspeções. O ensaio de caracterização através de ensaios dinâmicos permitem medir a resposta da estrutura e determinar parâmetros dinâmicos, tais como frequências próprias e modos de vibração [5]. Este ensaio é muito frequente em pontes, pois para além da caracterização permite identificar alterações da sua resposta, indiciando danos introduzidos na estrutura ou outras alterações estruturais. O presente trabalho apresenta a caracterização e inspeção de uma ponte pedonal metálica da cidade de Leiria, com cerca de 30 anos, que apresenta atualmente vibrações excessivas e desconforto de utilização. A metodologia aplicada na caracterização e inspeção da ponte em estudo baseou-se em normas e manuais anteriormente desenvolvidos [6]. A caracterização estrutural da ponte foi apoiada por ensaios de caracterização dinâmica e ensaios de vibração forçada pela passagem de peões. CASO DE ESTUDO O estado de conservação de uma obra de arte deve ser avaliado considerando elementos obtidos em duas fases distintas, uma relativa ao inventário, a partir da informação relativa à identificação e caracterização do equipamento, ao registo sistemático e organizado das ocorrências da sua construção, de modo a contemplar todas as informações essenciais para a sua caracterização. A outra, relativa à inspeção periódica, visando a recolha e caracterização do nível de conservação da infraestrutura, a evolução da degradação desde a última inspeção e a tomada de decisão relativamente às necessidades de intervenção e manutenção [6]. O caso de estudo do presente trabalho é uma ponte pedonal metálica sobre o Rio Lis, localizada no centro da cidade de Leiria, com a função de ligar o circuito de manutenção do Polis de Leiria na margem esquerda do Rio Lis ao Jardim da Almuinha Grande localizado na margem direita do mesmo curso de água. A ponte como se pode observar na Fig. 1 é do tipo atirantada, assimétrica suspensa a partir da margem esquerda (sul) do rio, vencendo o vão livre de 29 metros. A obra de arte é composta por um tabuleiro esbelto em estrutura metálica, constituído por cinco plataformas, de ligação rotulada entre si, sendo a sua estrutura formada por duas vigas metálicas em perfil U que dão apoio a carlingas e elementos secundários de travamento. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1 - Vista geral da Ponte Pedonal. O pavimento é formado por tábuas em pinho tratado, com pequenos espaços para drenagem da água e evitar acúmulos de detritos. O pilar de suspensão, um pórtico com dois pilares de seção retangular oca com 12 metros de altura contraventado, está localizado na margem esquerda (sul). Este pilar serve de apoio aos cabos de suspensão, em aço galvanizado. O maciço de ancoragem, em betão armado, do lado sul equilibra os dois cabos principais de tração. As guardas são compostas por redes metálicas formando painéis garantindo a segurança dos utilizadores. A construção deste equipamento ocorreu no ano de 1992, não tendo sofrido qualquer intervenção de manutenção ou reparação até aos dias de hoje. Neste contexto foi realizada uma inspeção visual desta obra de arte com o objetivo de caracterizar o seu estado de conservação. No pavimento foram encontradas diversas patologias não-estruturais, nomeadamente: fissuras, delaminação, manchas na parte inferior e deficiência nos parafusos de fixação. Uma das tábuas do pavimento evidenciava uma fissura muito acentuada recomendando urgência na sua substituição, pois à passagem dos peões exibia maior dano e risco de rutura. O tabuleiro apresenta uma deformação visível no último cabo de suspensão, da esquerda (sul) para direita (norte), entre o quarto e quinto tramo, ilustrado na Fig. 2. Observa-se ainda deficiência de limpeza nas ancoragens dos cabos à ponte e na parte inferior da ponte. Figura 2 - Deformação do tabuleiro nos últimos tramos da Ponte Pedonal. As patologias encontradas no maciço de ancoragem em betão armado do lado esquerdo respeitam, para além da corrosão exibida pelos elementos de proteção dos cabos, a patologias do betão como desagregação, manchas e exposição das armaduras característicos dos processos de degradação superficial do betão por exposição ambiental (Fig. 3). 563 564 Figura 3 - Patologias nas ancoragens e elementos de proteção dos cabos. Verificou-se ainda que com a passagem de peões a ponte exibe um nível de vibrações que não é confortável. Assim, de forma a avaliar o nível de vibrações e apoiar a identificação das suas causas foi realizada uma campanha de ensaios experimentais dinâmicos. A inspeção visual, orientada pelas fichas do manual de inspeção e caracterização previamente desenvolvido [6], classificou o estado de dano geral da ponte em leve, porém a secção de estabilidade e desconforto classificou em nível médio, recomendando uma atenção especial a este aspeto. 3 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DINÂMICA Os ensaios de caracterização dinâmica em pontes oferecem informações importantes que complementam as inspeções. Nos ensaios dinâmicos usam-se acelerómetros criteriosamente posicionados ao longo da estrutura, que permitem medir a resposta da estrutura e determinar parâmetros dinâmicos, tais como as frequências e a configuração dos modos de vibração. Como a ponte em avaliação é pedonal e possui vibrações relevantes optou-se pela realização de dois tipos de ensaios dinâmicos: um primeiro ensaio com vibrações ambientais de forma a caracterizar as frequências e modos de vibrações da ponte; um segundo ensaio com vibração forçada imposta pela passagem de peões, para diferentes condições de utilização. Na Fig. 4 ilustra-se a disposição dos acelerómetros e a sua orientação, tanto nos ensaios de vibração ambiental (ensaio 1) quanto nos ensaios com vibração forçada (ensaio 2). Figura 4 - Esboço geral do esquema de instrumentação nos ensaios da Ponte Pedonal Metálica. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas No ensaio 1 foram realizados três conjuntos de registos com três acelerómetros no local instrumentado, um por cada direção de um sistema de coordenadas cartesianas tridimensionais, com o conjunto de referência posicionado na ligação entre os segundo e terceiros tramos da ponte. O primeiro registo correspondeu ao posicionamento do primeiro conjunto de acelerómetros na ligação entre os quarto e quinto tramos, a uma distância de 11,6 metros do conjunto de referência. O segundo registo correspondeu ao posicionamento do segundo conjunto de acelerómetros entre o terceiro e quarto tramos da ponte e o terceiro registo correspondeu ao seu posicionamento entre o primeiro e segundo tramos da ponte, distando 5,8 m do conjunto de referência, respetivamente na direção esquerda (sul) e direita (norte). Registaram-se em todos os registos a resposta da estrutura à vibração ambiental ao longo de 10 minutos. No ensaio 2 foram realizados registos sob vibração forçada imposta pela passagem de pessoas em duas condições diferentes e ainda um registo com vibração ambiental. O posicionamento dos acelerómetros corresponde ao ilustrado na Fig. 4, aos pares nos dois lados da ligação entre tramos e orientados na direção vertical. 3.1 Identificação das frequências próprias e modos de vibração O tratamento dos registos do ensaio 1 permitiu identificar 4 frequências de excitação na direção vertical e os respetivos modos de vibração. Apesar da instrumentação contemplar acelerómetros na direção longitudinal e transversal da ponte não foi possível identificar qualquer modo de excitação nessas duas direções, face à prevalência das excitações verticais. O tratamento dos registos do ensaio 2 para excitação ambiental permitiu identificar 4 frequências e respetivos modos de vibração, 2 de excitação vertical e 2 de torção. Na Tabela 1 apresentam-se os resultados obtidos nos dois ensaios com excitação ambiental realizados. Tabela 1 - Resultados experimentais das frequências obtidas sob vibração ambiental. 3.2 Modelação Para a avaliação estrutural da ponte foi construído um modelo estrutural tridimensional da ponte utilizando para o efeito o software Projeto Galileu [7]. A modelação teve como base o projeto e o levantamento estrutural in-situ. A partir da análise da estrutura considerando as condições originais de projeto foram calculadas as frequências naturais e os primeiros modos de vibração. Ao confrontar estes resultados com os valores obtidos nos ensaios 1 e 2, para a condição de excitação ambiental, verificou-se uma diferença significativa nas frequências e modos de vibração obtidos por via experimental e numérica. Neste contexto e verificada a correspondência entre o modelo numérico e a ponte ensaiada, consideraram-se um conjunto de hipóteses em função da interpretação dos resultados obtidos. Numa dessas hipóteses, anulou-se a contribuição do último cabo (cabo de suspensão mais longo), posicionado mais próximo da margem direita (norte). As frequências próprias e correspondentes modos de vibração deste último modelo aproximaram-se muito dos correspondentes valores obtidos experimentalmente. Na Tabela 2 apresentam-se e comparam-se estes resultados (Fig. 5). 565 566 Tabela 2 - Comparação das características dinâmicas da Ponte Pedonal Metálica com cabo fraco. Em análise aos resultados confrontados da tabela 2 concluiu-se que o último cabo de suspensão não está a funcionar como idealizado em projeto e considerado inicialmente, pelo que a modelação considerando o cabo fraco emula bem a resposta estrutural registada experimentalmente. Figura 5 - Deformada da Ponte Pedonal modos de vibração 1 e 2, modelo original (esquerda) e modelo cabo fraco (direita). 3.3 Avaliação do conforto da ponte Com o intuito de avaliar o nível de conforto que a ponte oferece, realizou-se o ensaio 2 com vibração forçada, medida através de ensaios dinâmicos sob ações pedonais para dois cenários distintos. O posicionamento dos acelerómetros corresponde ao ilustrado na Fig. 4, aos pares nos dois lados da ligação entre tramos e orientados na direção vertical. No primeiro cenário efetuou-se o registo das acelerações para a vibração induzida pela passagem de um peão isolado (1P) e um grupo de 3 peões (3P), para diferentes frequências da passada, sendo caminhada lenta, normal, rápida e corrida, com a solicitação a ser feita na posição no tabuleiro mais centrada possível. No segundo cenário efetuou-se o registo para a vibração induzida pela passagem de um grupo de 10 peões (10P) em frequência normal e rápida. A Fig. 6 ilustra os diferentes cenários de vibração induzida pela passagem de peões. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 6 - Vibração forçada induzida pela passagem de peões. Como referido anteriormente o segundo ensaio teve como objectivo avaliar o nível de conforto da ponte. Esta avaliação foi suportada no guia técnico sobre avaliação do comportamento dinâmico de pontes pedonais sob ação pedestre produzido pelo Departamento de Estudos Técnicos de Estradas e Rodovias da França, intitulado “Footbridges – Assessment of vibrational behaviour of footbridges under pedestrian loading” [8]. Na metodologia de análise dinâmica da ponte pedonal, a primeira fase corresponde à classificação da ponte pedonal. Considera-se que a ponte em estudo se encaixa na classe III destinada a pontes pedonais de uso padrão, que ocasionalmente pode ser atravessada por grandes grupos de pessoas, mas que nunca serão carregadas em toda o seu desenvolvimento. A segunda fase refere-se à escolha do nível de conforto, numa escala qualitativa com 3 níveis (mínimo, médio e máximo). No caso em apreço, como a ponte já está em uso, propõe-se classificar o conforto proporcionado pela mesma através de sua aceleração vertical. A terceira e última fase corresponde à determinação das frequências e à eventual necessidade de efetuar cálculos para cargas dinâmicas. Para as classes I a III de pontes pedonais é necessário determinar as frequências de vibração natural da estrutura, nas três direções, como instrumento de avaliação do risco de ressonância provocada pelo tráfego de pedestres. Os resultados do ensaio 2 foram tratados e compilados no gráfico da Fig. 7 para avaliação do nível de conforto da ponte pedonal. São representados os valores das acelerações encontradas nas diferentes condições de utilização e comparadas com o nível de conforto para cada situação, como a segunda fase propõe. Figura 7 - Gráfico dos valores de acelerações experimentais com passagem de peões. 567 568 As maiores acelerações registadas se observaram nos acelerómetros dos últimos tramos, identificados como acelerómetros 4 e 6, entre os quarto e quinto tramos da ponte. Outra observação importante analisada, foi o fato dos acelerómetros terem precisão de medida até seus 5 m/s2, no entanto as acelerações registadas com valores iguais a 5 m/s², pode-se ter medidas até maiores do que as encontradas, nessa condição o desconforto é muito visível. Na terceira fase foram analisadas as frequências registadas experimentalmente nos ensaios 1 e 2 para excitações ambientais, verificando-se que predomina a excitação da estrutura na direção vertical, tal como já apresentado na Tabela 1. O primeiro modo de vibração registado experimentalmente corresponde a frequências compreendidas entre 2,56 a 2,96 Hz. De acordo com a metodologia adotada enquadra-se na faixa 3 a que corresponde baixo risco de ressonância para situações de carga padrão. 3.4 Discussão dos resultados Na análise dos resultados obtidos através dos ensaios experimentais e da modelação numérica, verifica-se que relativamente ao estudo da passagem de peões sobre a ponte é possível avaliar o nível de conforto que a ponte oferece atualmente, de acordo com o gráfico apresentado na Fig. 7. Pode-se considerar que a ponte proporciona médio conforto quando a passagem da ponte é feita por uma única pessoa e em passo lento, enquanto que para a passagem de 3 pessoas em passos rápidos já proporciona o nível de desconforto, de acordo com a referência utilizada. De um modo geral para o uso corrente da ponte, os utilizadores podem sentir desconforto. Outra análise efetuada em relação ao risco de ressonância provocada pelo tráfego de pedestres, analisado através das frequências encontradas nos resultados experimentais nos ensaios 1 e 2 para excitações ambientais, permite concluir que as frequências próprias da ponte se enquadram na faixa de baixo risco de ressonância para situações de carga padrão. Por outro lado, a análise entre os valores experimentais e numéricos permitiram concluir que a ponte está atualmente com um comportamento estrutural que não tem contribuição do último cabo. Este facto pode contribuir para as maiores vibrações observadas e correspondente desconforto de utilização. COMENTÁRIOS FINAIS Com o trabalho realizado foi possível avaliar o estado de conservação da Ponte Pedonal Metálica com a realização de uma inspeção. Foi possível analisar as patologias presentes na ponte e compreender que a estabilidade e o desconforto do tabuleiro, mereciam uma atenção específica. Foram ainda realizados ensaios auxiliares de diagnósticos, através de um conjunto de ensaios experimentais de caracterização dinâmica permitindo avaliar o nível de vibrações e interpretar o comportamento estrutural da ponte. De forma complementar, foi realizado uma modelação numérica que ajudou a interpretar os resultados obtidos nos ensaios dinâmicos de vibrações ambientais, permitindo concluir que o último cabo da ponte não está ativo, contribuindo também para as vibrações excessivas e desconforto de utilização. Além da observação das vibrações ambientais, foi avaliado o comportamento da ponte em relação a vibração forçada com a passagem de peões. REFERÊNCIAS [1] [Meireles, A (2010). Levantamento e Diagnóstico de uma Ponte Metálica Antiga. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Dissertação de Mestrado. [2] Lencioni, J (2005). Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto Armado – Discussão sobre a Influência dos Fatores Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais. Instituto Tecnológico de Aeronáutica, Dissertação de Mestrado. [3] Branco, F (2001). Do projecto à manutenção - uma visão da gestão de pontes. Seminário sobra a segurança e a reabilitação das pontes em Portugal, FEUP, Porto. [4] Graça, J (2017) Inspeção de um conjunto de pontes - Contribuição para o sistema de gestão municipal. Universidade de Coimbra, Disseração de Mestrado. [5] Medina, A (2013) Ensaios em pontes. Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Dissertação de Mestrado. [6] Ostetto, L (2019). Guião de caracterização e inspeção de Obras de Arte. Estudo de caso aplicado a Leiria. Instituto Politécnico de Leiria, Dissertação de Mestrado. [7] Projecto Galileu, (2005). Software de cálculo estrutural por elementos finitos, Eduardo Seixas Monteiro, Versão 2005.01b. [8] SETRA (2006). Footbridges - Assessment of vibrational behaviour of footbridges under pedestrian loading. Service d’étude techniques des routes et autoroutes, Paris. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 569 570 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Transformação do Edifício Escolar 3X3: Requalificação, Evolução e Inovação André Santos FAUP-CEAU, Porto, Portugal, [email protected] Mariana Peneda FAUP, Porto, Portugal, [email protected] Catarina Albuquerque FAUP, Porto, Portugal, [email protected] RESUMO Na sequência das alterações sociopolíticas decorrentes do 25 de abril de 1974, a arquitetura escolar respondeu (novamente) com soluções que convocam um ideal de normalização, a partir de uma conceção e construção tipificadas. Esta estratégia encontra justificação na resposta à necessidade emergente de construção rápida, num curto espaço de tempo e com recursos controlados. Neste contexto, surgem as escolas da tipologia pavilhonar designada de 3x3, convocando processos industrializados, e que foram replicadas em todo o território nacional. Essa conjuntura consubstanciou um retrocesso dos valores que vinham caracterizando o equipamento escolar público, resultando na construção de escolas carentes de adequação às condições urbanas, construtivas climáticas, funcionais, sociais, comunitárias e identitárias que caracterizam cada um dos contextos em que os edifícios escolares se inserem. Com a intervenção de reabilitação conduzida pelo Programa de Modernização das Escolas com Ensino Secundário (PMEES), promovida pela Parque Escolar, os edifícios da tipologia 3x3, foram (igualmente) reabilitados com o objetivo de se adequarem a um novo tipo de escola, adaptado às necessidades pedagógicas, sociais, culturais e urbanas, por forma a recuperar-lhes a condição de edifícios escolares melhor adequados e mais dignos para a função maior de servirem a instituição de ensino pública. O presente artigo persegue uma reflexão analítica, crítica e comparativa das condições e dos valores das preexistências, das estratégias de intervenção e das respetivas soluções, procurando entender e refletir sobre os resultados, de modo a compreender, sintetizar e comunicar de que modo esta tipologia, não hierarquizada, estandardizada, carente de qualidade arquitetónica, e quase anónima, consensualmente de menor valor arquitetónico e construtivo, se prestou a um processo de reabilitação e, sobretudo, a partir de que estratégias se permitiu revalidar no panorama dos edifícios escolares nacionais. PALAVRAS-CHAVE: Democracia; Escolas pavilhonares; Estandardização; Normalização; Reabilitação 571 572 1 INTRODUÇÃO O artigo integra-se no projeto de investigação ESCOLAS: Complexidade e Interpretação1, considerando um universo de 74 escolas localizadas a norte de Portugal2, e tendo por objetivo, revisitar e debater a importância da reabilitação arquitetónica dos edifícios escolares públicos para o ensino secundário. Refletindo sobre a dialética entre o espaço e pedagogia, convoca-se o tema da arquitetura escolar, a partir de questões como a qualidade dos edifícios na relação com os processos de ensino- aprendizagem. Defendendo-se que a arquitetura não assegura de forma exclusiva a qualificação da aprendizagem, reconhece-se a importância das condições espaciais e infraestruturais na contribuição para a eficiência da aprendizagem, influenciando determinantemente o processo de ensino. Neste contexto, enuncia-se a escola enquanto um espaço institucional que, incorporando as responsabilidades de serviço público, sociocultural e económico, integra um sentido de universalidade nos utilizadores e nas atividades, não descurando a integração na comunidade e a referenciação na malha urbana. 2 PREEXISTÊNCIAS 2.1 Contexto e enquadramento A partir de 25 de abril de 1974, terminando a ditadura nacional com a instauração de um regime democrático, o ensino público consagrou princípios de direito de igualdade de oportunidades ao acesso escolar com o objetivo de assegurar uma educação global e a minimização da iliteracia. Neste sentido, o Estado assume a responsabilidade de assegurar uma rede de edifícios escolares capazes de responderem às necessidades da sociedade, “... exigindo do sector educativo novas orientações políticas que dessem resposta ao crescente aumento da população escolar.” [1], promovendo um ensino universal e gratuito. Por outro lado, devido à crise económica que o país atravessava, a fim de responder às necessidades emergentes de construção num curto espaço de tempo e com recursos financeiros controlados, a arquitetura escolar, socorreu-se de ideais de normalização e a projetos tipificados que se materializaram em 1980 pela equipa liderada pela arq.a Maria do Carmo Matos e pelo eng.o Victor Quadros Martins na conceção do Programa Especial de Execução de Escolas Preparatórias e Secundárias. Assentando no desenvolvimento de um projeto-tipo perspetivou-se a construção de cerca de duzentas e dezoito escolas no prazo de sete anos. O plano concretizou cento e sessenta e três escolas desta tipologia, disseminadas em todo o território nacional, e que genericamente foram implantadas afastadas das centralidades urbanas, em territórios menos caracterizados, mais disponíveis e, sobretudo, economicamente mais acessíveis, Fig. 1. 2.2 Composição e organização funcional O projeto-tipo convocou uma composição pavilhonar de edifícios independentes e interligados pelo exterior através de passagens cobertas que, desta forma, se permitiram adequar às morfologias e topografias dos diferentes lotes, bem como às necessidades letivas, recorrendo a mais ou menos edifícios. Desenharam-se dois tipos de edifícios, um quadrangular (com um ou dois pisos), Fig. 2, para as funções letivas (salas de aula, laboratórios e oficinas), bem como a secretaria, direção e biblioteca, e outro retangular (com um piso), que acolhe os espaços comunitários (cozinha, cantina e espaços sociais). A estratégia desta tipologia assenta na valorização da sala de aula tanto no contexto espaço-funcional, como na sua conceção estrutural, enfatizando a sua dimensão para a formulação de uma reticula de base quadrangular definido por três módulos em cada um dos lados do quadrado, formando uma malha de 3x3 espaços, assumindo “... um protagonismo único na conformação interior e exterior dos edifícios.” [2]. A quadrícula representada é definida por nove módulos (com afastamento de 7,2 metros entre eixos), resultando numa dimensão total de 21,6 metros. Os módulos são definidos por pórticos estruturais ortogonais, idênticos nos dois pisos. Adicionalmente, a malha estrutural inclui pilares periféricos interEste projeto encontra-se sediado no Centro de Estudos de Arquitetura e Urbanismo (CEAU) da Faculdade de Arquitetura da Universidade do Porto, estando em curso desde janeiro de 2019. 2 A expressão a norte de Portugal tem vindo a ser utilizada naquele projeto de investigação, referenciando a fronteira geográfica, definida pela linha mais a sul dos distritos de Aveiro, Viseu e Guarda, Fig. 1. 1 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas médios que funcionam de travamento e redução do tamanho das vigas e de consolidação dos panos de alvenaria. O pavilhão retangular respeita a mesma métrica e dimensões transformando-se num 5x3. Apesar da rigidez estrutural que justifica a dimensão da sala de aula, a solução permite alguma flexibilidade funcional face às diferentes necessidades espaciais, verificando-se uma fácil adaptação das dimensões de alguns compartimentos, numa simbiose surpreendente, entre métrica estrutural, espacial e de composição formal. É ainda de salientar a intenção de reforçar (mais do que o necessário) a estrutura do edifício de modo a que se possa adequar a diferentes características dos solos. Figura 1. Mapa do território nacional com a localização das escolas secundárias da tipologia 3X3, tornando evidente a expressiva disseminação deste tipo de edifício. © André Santos Figura 2. Plantas dos pisos 0 e 1 do edifício quadrangular. A circulação e distribuição circundam a caixa de escadas central, tal como os espaços letivos (cinza escuro), as instalações sanitárias (módulo superior central, piso 0) e espaços de apoio e serviço (branco). © André Santos 573 574 Figura 3. Alçados do edifício mostrando a composição entre os dois elementos de betão à vista e a parede de alvenaria pintada. As caixilharias são em alumínio com vidros simples, e estores em PVC. As coberturas são revestidas com telas ou placas de fibrocimento. © André Santos Nos alçados é inteligível o ritmo reticulado definido pela malha estrutural e pela alternância dos vãos, Fig. 3. Verifica-se ainda um lanternim configurado pelo módulo central alinhado superiormente com a caixa de escadas e pelos corredores envolventes, proporcionando a iluminação natural. 2.3 Imagem Os edifícios desta tipologia alienaram-se da responsabilidade perante a cidade, sendo dispostos de forma recuada na relação com o limite do lote, tornando o edificado quase impercetível do espaço urbano, não contribuindo para a dignificação da instituição pública escolar. Complementarmente, a carência de hierarquização funcional e a menor qualidade construtiva consolidam a ideia de uma arquitetura de menor valor, Fig. 4. Figura 4. Escola secundária Inês de Castro, antes da intervenção da Parque Escolar, verificando-se os edifícios alinhados entre si e agregados pela galeria exterior coberta. © André Santos A democratização do ensino orientou a construção do edifício escolar reduzindo o programa e o seu desenho ao essencial para responder às práticas pedagógicas exigidas, perseguindo a eficácia também a partir da estandardização e da massificação. A quantidade sobrepôs-se à qualidade. Esta condição acentuou-se quando a esperança de vida média dos edifícios ultrapassou o período de vigência das reformas educativas, tornando-os obsoletos funcionalmente e fisicamente degradados. Ainda assim, são inegáveis os resultados positivos que o programa proporcionou na evolução da taxa de escolarização, que “… durante quinze anos (…) irão subir em todos os ciclos de ensino, de forma sustentada e a ritmos nunca antes observados. O 2º e 3º ciclos atingem os 80% e o ensino secundário passa de (…) 12% para valores próximos dos 60%, isto quintuplicou a taxa de escolarização secundária.” [3]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3 INTERVENÇÕES 3.1 Programa de Modernização do Parque Escolar Destinado ao Ensino Secundário (PMEES) “O início do século XXI era caracterizado por uma rede escolar com estabelecimentos degradados …” [4], tornando necessário criar condições que permitissem expandir os espaços de modo a albergar o crescimento das comunidades, diversificar a oferta educativa, e sobretudo, renovar e adequar a arquitetura escolar aos mais recentes objetivos pedagógicos e imposições regulamentares. O PMEES, da responsabilidade da Parque Escolar3, visava a requalificação das escolas de forma a incentivar e potenciar a cultura de aprendizagem, “... criar espaços flexíveis e multifuncionais, inclusivos e seguros para os diferentes modos de aprendizagem, ...” [5], ampliando a presença da escola no contexto sociocultural envolvente, recentrando o equipamento no desenho urbano e, por último, a implementação de um sistema de manutenção e gestão capazes de proporcionarem um aumento significativo da vida útil dos edifícios. O Programa previa uma intervenção em trezentas e trinta e duas escolas existentes, a desenvolver até 2015 com um faseamento que assegurava uma sistematização organizada da sua implementação, em função do estado de degradação, carência de instalações, reordenamento da rede escolar, distribuição geográfica e a gestão do financiamento. Entre a preexistência e a inovação para a contemporaneidade O PMEES proporcionou, em particular no caso desta tipologia, uma diversidade de estratégias e de metodologias de intervenção que geraram diferentes resultados, exponenciando a condição operativa das preexistências na capacidade de se reinventarem escolas para o futuro, bem como o protagonismo autoral dos responsáveis pela coordenação das equipas de projeto. 3.2.1 Escola secundária de Rio Tinto, Gondomar (Porto) A escola secundária de Rio Tinto, da autoria do arquiteto Rui Mealha, é um exemplo paradigmático da estratégia em (re)afirmar um sentido de urbanidade com, e a partir do edifício público. Neste sentido, é implantado um novo edifício sobre o limite da rua, relacionando a escola com o contexto urbano, em várias dimensões. Seja pela fronteira curva do passeio balanceado por um corpo saliente e uma generosa janela aberta sobre o espaço onde deveria estar a cidade. Seja pela pala sustentada por um muro que acompanha a restante frente, garantindo por um lado, um espaço coberto de receção aos alunos, por outro lado, uma sensação de massa construída que define a linha da escola e do espaço público sobre quem percorre a rua. Ou ainda, pelo recuo significativo da entrada ao estabelecimento proporcionando uma maior qualidade de transição da rua e do interior do edifício, Fig. 5. Figura 5. Alçado principal da escola secundária de Rio Tinto, invertendo a condição anterior de anonimato favorecida pela implementação interior e afundada em relação ao espaço público, afirmando uma imagem contemporânea dignificadora da instituição escolar. © Alexandra Kovács A Parque Escolar, E.P.E., é uma entidade pública empresarial responsável pelo planeamento, gestão, desenvolvimento e execução do PMEES. 3 575 576 3.2.2 Escola secundária de Inês de Castro, Vila Nova de Gaia (Porto) A reabilitação da escola secundária Inês de Castro, concebida pelo arquiteto André Santos, perseguiu uma estratégia de unificação da dispersão e autonomia dos vários edifícios num organismo único e capaz de ser completamente percorrível e usufruído pelo interior. A intervenção assenta no conceito de learning street4, promovida pelo Programa, proporcionando diversidade espacial e funcional, e permitindo à comunidade escolar a sua apropriação a favor de usufrutos multifacetados, Fig. 6. A biblioteca centraliza e formaliza a praça exterior da entrada, afirmando a identidade e reconhecimento pelo exterior, na correspondência com os objetivos enunciados no PMEES, procurando recentrar fisicamente e simbolicamente o espaço representativo do conhecimento. Figura 6. Fotografia da learning street da escola secundária de Inês de Castro, após a reabilitação. O espaço dispõe de equipamentos móveis fixos. © Mariana Peneda 3.2.3 Escola secundária de Lousada, Lousada (Porto) A escola secundária de Lousada, projetada pelo arquiteto José Carvalho Araújo, distingue-se pelas opções imagéticas, estruturais e infraestruturais da intervenção. A estratégia consiste na agregação dos quatro edifícios pavilhonares existentes, e na implementação de um novo edifício que agrega a solução ao terreno e que, serve de pretexto para unificar a anterior dispersão construtiva e funcional. Figura 7. Edifício principal da escola secundária de Lousada, após a reabilitação. Os edifícios são pintados a preto que permite reduzir a sua presença e salientar as infraestruturas como os elementos primordiais na determinação da imagem exterior e interior da escola. © André Santos O conceito de learning street, introduzido por Herman Hertzberger na Escola de Montessori, em Delft, na década de 60. 4 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas O conjunto edificado incorporava uma estrutura porticada, característica da tipologia pavilhonar. No entanto, alterações foram realizadas de forma a possibilitar a integração de certas funções que requeriam a abertura vãos. O edifício novo apresenta-se vinculado aos elementos estruturais originais numa atitude concetual e de uniformização estrutural, neste sentido, implementa-se com regularidade métrica e prolonga-a para o espaço exterior coberto, Fig. 7. A solução é protagonizada pelos sistemas de AVAC que se evidenciam no protagonismo da imagem exterior da escola. O ideal de contemporaneidade afirma-se através de uma membrana materializada por uma estrutura e rede metálica proporcionando às infraestruturas que circulam pela face exterior dos edifícios, uma estratégia menos intrusiva. 3.3 Estratégias de intervenção Afirma-se a (re)dignificação da instituição escolar tanto na sua formulação interior como na afirmação perante o exterior identificando-a como “… ícones para a comunidade ou centros de comunidade. As escolas são uma parte, e não um aparte, da nossa comunidade.” [6]. Assim atribui-se-lhe responsabilidade na contribuição e cumplicidade para a construção da imagem e dinâmicas da cidade. As intervenções contribuíram para incentivar um sentido de pertença, identidade e compromisso, seja pela costura com a malha urbana, seja pela presença de elementos de destaque através da cor e forma que se formalizam nos alçados principais, ou ainda pelos desenhos neutros das portarias, seguindo a lógica da sua preexistência mas garantindo imagens exteriores renovadas e contemporâneas, seja sobretudo, pela abertura e partilha dos espaços escolares à comunidade. A articulação entre a linguagem arquitetónica preexistente e a contemporânea, garantiu um equilíbrio na gestão de escalas e morfologias, na incorporação dos materiais e sistemas construtivos, e ainda na integração dos sistemas infraestruturais. Neste sentido, verificam-se três abordagens. Em primeiro lugar, as soluções que apostam na renovação integral da imagem refletindo a interpretação da preexistência pelo autor. Em segundo, as intervenções que preservam a identidade pavilhonar e adaptam as novas construções evocando a memória das originais. E, finalmente, as propostas que, apesar de defenderem a identidade pavilhonar, apresentam as novas construções enquanto estratégia de contraste, assinalando a construção a dois tempos da imagem contemporânea dos edifícios. A arquitetura respondeu às necessidades específicas de cada escola e, sem desconsiderar os objetivos e estratégias comuns formulados pelo PMEES, na organização e hierarquização dos espaços funcionais, na incorporação de uma distribuição central capaz de albergar espaços para atividades de aprendizagem informal e ainda na valorização simbólica atribuída à biblioteca, foi capaz de afirmar identidades e soluções singulares que alteraram o paradigma normalizador desta tipologia. Verifica-se ainda que as escolas provenientes desta tipologia, carentes de hierarquização, organizam-se, de modo geral, recorrendo à construção de um novo edifício, implementado como o principal da construção dedicado às funções não letivas, capaz de unificar a composição global e garantindo à biblioteca uma posição central. Neste sentido, os edifícios, existentes passam a albergar essencialmente os espaços letivos. Reconhecem-se soluções que atribuem um valor simbólico exterior à biblioteca, à learning street e ainda escolas capazes de evidenciar as duas. As intervenções sintetizam uma preocupação na inclusão de atividades de ensino-aprendizagem informal, não confinado às salas de aula. A variedade de soluções que reconfiguram espaços interiores e exteriores hierarquizados permitiu desenvolver um espírito experimental e prospetivo. Esta reorganização foi articulada com as novas exigências de conforto e infraestruturais que, na generalidade das intervenções estudadas, se afirmam pela dificuldade de gestão no seu equilíbrio com a conceção espacial e imagética. Resultado da rigidez materializada pela malha estrutural, o desafio apontou duas frentes. Por um lado, a reorganização do espaço interior face à menor flexibilidade que as preexistências conformam. Por outro lado, a incorporação das infraestruturas condicionadas pelas características estruturais (vigas), bem como pelos condicionalismos decorrentes das limitações de altura entre pisos. Neste sentido, os autores exploraram várias soluções, assumindo as infraestruturas como parte integrante da imagem contemporânea, ou promovendo a preservação da imagem original. Noutra perspetiva, foi possível identificar um sentido de homogeneidade nas materialidades imputadas aos interiores, como nos pavimen- 577 578 tos, paramentos verticais e integração de tetos falsos, justificados tanto pela inevitabilidade em integrar aqueles sistemas, tanto pela necessidade da contenção financeira. 4 REQUALIFICAÇÃO (DAS ARQUITETURAS DE MENOR VALOR PATRIMONIAL) A estratégia do Programa incidindo apenas em edifícios preexistentes, revelou-se louvável. A reabilitação destes edifícios 3x3, de menor qualidade, conferiu-lhes mais valor perante a comunidade, evocando a relação entre o novo e o antigo contemporâneo, e majorando o seu valor patrimonial para além do objeto arquitetónico. Recordem-se as duas dimensões desta atitude: Uma estratégica, em que, de facto, gastar mais dinheiro direto nas reabilitações em vez de deitá-las a baixo e construir de novo mais barato, poupava tempo e investimento indireto, no sentido em que não era necessária a procura de terrenos e os entraves da burocracia para a legalização dos processos. Houve uma certa emergência no programa, a reabilitação destas escolas deveu-se ao facto de que estas encontram-se em estados lastimáveis. Talvez se a condição de degradação das escolas não fosse tão urgentes, poder-se-ia ter previsto algumas demolições. E outra pedagógica, que demonstra à sociedade que qualquer edifício, mesmo de menor qualidade, consegue ter condições para ser requalificado em vez de demolido, contrariando assim, a tendência consumista, de demolir para construir de raiz. 5 CONCLUSÕES Os projetos tipificados 3x3 apresentam escolas que, do ponto de vista da imagem, da qualidade de espaços e da sua relação com o exterior, representam edifícios de menor qualidade. As intervenções realizadas ao abrigo deste Programa permitiram conceber, requalificar e (re)construir escolas contemporâneas e adaptadas às necessidades pedagógicas atuais, que lhes permitiram evoluir resistindo ao tempo. A investigação procura contribuir para a compreensão e reconhecimento às variadas abordagens de transformação da arquitetura escolar, particularmente neste caso, na mudança do paradigma de escolas tipificadas para escolas exclusivas e singulares que, por um lado permitiu valorizar as especificidades de cada escola tornando-as eficientes, coerentes e contemporâneas, e por outro lado, introduzir novas práticas educativas, sem descurar uma visão racional no planeamento e gestão do investimento financeiro e de recursos. Os princípios prioritários já não assentavam na expansão da rede escolar, mas antes na sua consolidação. De modo geral, o PMEES foi concebido preconizando um desenvolvimento sustentado pela evolução da sociedade, e em particular da pedagogia, na perspetiva de proporcionar estabelecimentos de conhecimento integrados em estratégias de valorização patrimonial, afirmando um processo quer de continuidade, quer de inovação. AGRADECIMENTOS À Parque Escolar E.P.E. pela colaboração, disponibilidade e facilitação nas visitas às escolas. Aos Conselhos Diretivos, pela disponibilidade às visitas guiadas, pela partilha de experiências e o registo fotográfico das instalações escolares. Aos autores dos projetos, pela generosa partilha das ideias e dos materiais. Por fim, à Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto (FAUP) e ao Centro de Estudos de Arquitetura e Urbanismo (CEAU), pelo apoio a este projeto. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] Alegre, A. (2010). Introdução. Obras públicas e educação. Nota sobre as políticas educacionais do estado no século XX. In Heitor, T. (coord.). Liceus, escolas técnicas e secundárias. Lisboa: Parque Escolar E.P.E., Direcção-Geral de Projeto – Área de Edificações. 25 p. [2] Santos, A. (2015). Similaridades e Singularidades na Reabilitação Arquitetónica do Parque Escolar: Programa promovido pela Parque Escolar, E.P.E. no norte de Portugal (2007-2011). Porto: Universidade do Porto, Tese de Doutoramento. 299 p. [3] Justino, D. (2014). Escolaridade Obrigatória: Entre a Construção Retórica e a Concretização Política. In Rodrigues, M. 40 Anos de Políticas de Educação em Portugal. Volume I. Coimbra: Edições Almedina S.A.. 122 p. [4] Peneda, M. (2020). A Escola da Democracia: inovação no paradigma arquitetónico do edifício escolar. Porto: Universidade do Porto, Dissertação de Mestrado. 105 p. [5] Alegre, A. (2012). Historical school buildings for secondary education in Portugal: principles, objectives and strategies of the rehabilitation. Londres: Interior Educators. 1 p. http://in- learning.ist.utl.pt/publications.html [6] Taylor, A. (2009). Linking architecture and education. Sustainable design of learning environments. Albuquerque: University of New Mexico Press. 247 p. 579 580 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Orla Conde, a ligação entre o MAR (Museu de Arte do Rio) e o AquaRio: análise do projeto edificado. Alessandra de Figueiredo Tarcsay UNIFESO, Teresópolis, UFF, Niterói, Brasil, [email protected] Luciana Nemer Diniz UFF, Niterói, Brasil, [email protected] RESUMO No inicio do século XX, o Brasil passava a integrar o contexto capitalista internacional e o Rio de Janeiro, como Capital Federal, necessitava de uma nova organização do espaço no qual o porto desempenhava papel fundamental, o que acarretou em transformações urbanísticas de Pereira Passos, com um extenso aterro, voltado às atividades portuárias através de espaços institucionais, depósitos e edifícios administrativos. Com as mudanças das atividades portuárias, a partir dos anos 1970, a região entra em decadência. Na cidade do Rio, foram aproximadamente vinte anos de negociações e debates a respeito dos projetos portuários, até a implantação da lei complementar 101, de 2009, que institui o projeto do Porto Maravilha. No contexto de uma pesquisa que registra a evolução da região do porto, debruça-se no presente trabalho a um olhar específico à questão da permanência de duas antigas estruturas arquitetônicas: o Museu de Arte do Rio (MAR) e o Aquário Marinho do Rio de Janeiro (AquaRio). Na justificativa, se destaca a importância da realização da análise dos projetos citados e sua integração com a extensão da Orla Conde, haja visto que no projeto original esse trecho permaneceria com o traçado original. A metodologia está baseada em pesquisa às fontes secundárias, material já publicado (livros e artigos). Nos arquivos dos órgãos públicos estão sendo realizadas pesquisas iconográficas e cartográficas. A investigação também foi elaborada a partir de fontes primárias (idas a campo), nas quais foi possível levantar as edificações e o trecho da orla. Os resultados demonstram que a Orla contribui para a acessibilidade e integração dos edifícios. Para além das questões urbanas, a reabilitação dos prédios promoveu a revitalização da área pela atratividade dos programas arquitetônicos implantados. O trabalho traz uma reflexão profunda sobre patrimônio a partir da utilização de documentação dos órgãos públicos e análises gráficas. PALAVRAS-CHAVE: Patrimônio; Porto Maravilha; Projeto; Revitalização; Rio de Janeiro. 581 582 1 INTRODUÇÃO A região portuária do Rio de Janeiro é a área de estudo do presente artigo, essa área, no século XIX, era guarnecida de trapiches para a estocagem de mercadorias. A influência do porto, que cresceu em extensão, foi propulsora na formação dos bairros Saúde, Gamboa e Santo Cristo ampliando serviços, funções, dando origem a construções de edifícios comerciais e institucionais. O porto com cais acostável como hoje se configura só teria suas obras iniciadas no século XX. Anterior à implantação do mesmo as mercadorias eram retiradas dos navios e acomodadas em chatas ou flutuantes para que fossem levadas para os cais e armazenadas em trapiches para posterior distribuição. Da mesma forma estes trapiches abrigavam as mercadorias a serem embarcadas. A fig. 1, mapa de 1852 da edição Garnier apresenta os recortes (parte superior da imagem), característica física original da orla. Fig. 1. Mapa da muito leal e heroica cidade de São Sebastião do Rio de Janeiro – 1852. Nos dias atuais a Zona Portuária pode ser subdividida em duas subáreas bastante distintas, em função das obras realizadas na cidade no início do século XX, pela administração Pereira Passos e pelo governo federal (a modernização do porto construído a partir de 1903 com seus armazéns situados em grandes lotes ortogonais) e as áreas no sopé dos Morros da Saúde, Gamboa, Santo Cristo. “A maior parte do antigo morro da Saúde foi arrasada no processo de aterro do novo porto. ” [1] O aterro modificou a orla marítima definindo novas quadras; apesar desse, os logradouros que definiam a antiga orla marítima Ruas Sacadura Cabral e do Livramento, mantiveram as atividades industriais e comerciais. O presidente da república Rodrigues Alves (1902 – 1906), priorizou as reformas urbanas, o saneamento, a circulação viária e o embelezamento urbano. A abertura de ruas e avenidas a beira-mar corroborou para a valorização do litoral como área nobre da cidade e, é finalmente alterada a silhueta da região portuária. Rabha afirma que a retificação da Gamboa e o alargamento de ruas da cidade velha que, em síntese, atuaram para depuração dos usos existentes na área central, promoveram a formação da imagem desse território exclusivo para o trabalho. [2] A fig. 2 enfatiza a fala de Rabha apresentando a área do porto, que foi criada sobre aterros com função industrial, comercial e de serviços de apoio às funções portuárias. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Fig. 2. Porto do Rio de Janeiro – início do século XX. Dias relata que somente no início do século XX, com a tecnologia emprestada dos portos britânico e belga, foi construído o dique Gamboa, com a retificação do até então sinuoso litoral norte da cidade, criando o “moderno porto do Rio de Janeiro”. [3] e Rabha informa que as instalações do Cais da Gamboa, a grande obra portuária do início do século XX, tinha 3.150m, 20 berços, calado de 7 a 10.30m, com 18 armazéns “internos” com 60.000 m² e 16.000 m² de área descoberta. [2] As obras iniciaram pelo bairro do Santo Cristo para que não alterassem o funcionamento dos cais em funcionamento na região da Saúde e da Gamboa. Para Almeida a faixa que vai do novo litoral até a antiga linha de costa, que se localizava nas imediações do sopé dos morros da Conceição, Livramento, Providência e Pinto é totalmente institucional. [1] A área do aterro, de acordo com o zoneamento moderno, atendeu exclusivamente às atividades portuárias através de espaços institucionais, depósitos com alta capacidade de estoque e edifícios necessários para abrigar a administração dessas atividades. A construção da Avenida Perimetral sobre a Avenida Rodrigues Alves é o marco inicial no processo de degradação visual da área, diminuindo a visibilidade e segurança da mesma. Em 1960 a transferência da capital federal para Brasília implicou no fechamento de edificações anteriormente ocupadas por órgãos públicos e as mesmas não receberam novo uso, logo grande parte dos lotes na região pertenceu ou pertence a união. Nos anos 70 a região sofreu um processo de deseconomia quando empresas buscaram terrenos de menor custo e maiores para se instalarem migrando para a Enseada de Botafogo e posteriormente para a Barra da Tijuca, gerando novas centralidades. Data do início dos anos 80 as primeiras discussões voltadas à recuperação do porto. A área é geograficamente central em relação à cidade, com extenso waterfront e, portanto, valor imobiliário. “A política de privatização do governo federal em 1987, transferiu para a iniciativa privada a responsabilidade pelo movimento de cargas, assim a concessionária Companhia Docas do Rio de Janeiro estabelece uma nova configuração do porto.” [3] Importante ressaltar que construções importantes da história da cidade estão locadas na região, como o Palacete Dom João, o prédio da Polícia e a antiga rodoviária do Rio (atual MAR) e o Armazém Frigorífico da Cibrazem (atual AquaRio), objetos de estudo desta pesquisa. No início deste século, intervenções como a Cidade do Samba e a Vila Olímpica representaram a fase inicial de um processo de reestruturação urbana, mas, somente em 2009 o projeto de revitalização da área ganha um nome: Porto Maravilha. Na região, arquiteturas representativas são reabilitadas dando origem ao Museu de Arte do Rio (MAR) e o Aquário Marinho do Rio de Janeiro (AquaRio). Em seguida, com a demolição da Avenida Perimental (viaduto), o porto do Rio com seus galpões remanescentes, a Avenida Rodrigues Alves e suas construções lindeiras à margem oposta ao porto “ressurgem”. O antigo corredor de tráfego escuro e pouco atraente a transeuntes recebe a luz solar e ventilação natural, e neste momento o projeto que ligaria a Praça XV à Praça Mauá é alterado, surgindo o trecho entre o MAR 583 584 e o AquaRio, nomeado de Orla Conde, em homenagem ao Professor Luiz Paulo Conde da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo (FAU) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e secretário de urbanismo da primeira gestão do Prefeito César Maia. 2 O MUSEU DE ARTE DO RIO (MAR), A ORLA CONDE E O AQUARIO Na região do Porto Maravilha, o projeto mostrou como a cidade incorpora a nova infraestrutura de forma integrada ao passado. Segundo Farjado [4] o urbanismo proposto buscou na história o seu ancoradouro, na sua fala acrescentou que a Operação Urbana Consorciada (OUC) foi a primeira no país a destinar verba ao patrimônio cultural. Anterior a implantação da Orla Conde, o Cais Pharoux e o Restaurante Albamar eram os únicos contatos com a frente marítima, portanto, havia a necessidade de chegar o homem ao meio ambiente, assim um dos objetivos foi conquistar uma nova relação com a paisagem e com a baia. Para Farjado o Museu do Amanhã, que seria inaugurado ainda naquele ano, em conjunto com o MAR e o AquaRio iriam transformar a área em um lugar novo. [4] Sendo o museu uma construção nova, debruça-se neste trabalho o olhar para dois edifícios reabilitados e a orla revitalizada, a integração ou não do urbanismo e da arquitetura e a tentativa de renovação da área pela atratividade dos programas arquitetônicos ali implantados. 2.1 O Muser de Arte do Rio (MAR) O MAR surgiu a partir da proposta de unir três construções existentes de diferentes tipologias arquitetônicas para abrigar o museu, a Escola do Olhar, além de espaços para cultura e lazer; como já citado o Palacete Dom João, o prédio da Polícia e a antiga rodoviária do Rio. A solução de conectá-los teve como elemento norteador a cobertura em casca simulando a ondulação do mar e, sob esta, uma praça suspensa, planejada para eventos. De acordo com Bernardes e Jacobsen, para cada construção foi analisada o nível de tombamento e preservação. [5] O palacete é de estilo eclético e foi construído em 1916; o edifício da Metropol, inaugurado na década de 1940, em 1975 passou a sediar a Superintendência da Polícia Federal e o Terminal Mariano Procópio possuí a marquise da rodoviária como elemento tombado pelo patrimônio da cidade. O projeto original de retrofit foi desenvolvido pela equipe do Instituto Pereira Passos (IPP), em 2005, juntamente com o arquiteto Alcides Horácio. Depois, com a liquidação do Banco Santos, através de processo jurídico, a edificação começou a se deteriorar. No ano de 2009, conforme Sirkis, foi realizada uma mobilização em defesa do prédio com um abraço ao palacete. [6] Na ocasião o prefeito Eduardo Paes e o secretário Felipe Gois encaminharam a desapropriação do prédio e, em seguida, se concretizou a parceria com a Fundação Roberto Marinho. O Palacete Dom João VI, também conhecido como Palácio Dom João, foi erguido no começo do século XX para ser a sede da Inspetoria dos Portos. O prédio de arquitetura eclética teve as obras de revitalização iniciadas em 2010. [7] A fig. 3 ilustra a proposta arquitetônica para o complexo. 585 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Fig. 3. Maquete do MAR De acordo com Coutinho [8], a princípio, a ideia era restaurar apenas o palacete, a fim de transformá-lo em uma pinacoteca. Mas tanto a prefeitura quanto a Fundação Roberto Marinho perceberam que o projeto poderia ser muito maior, agregando o prédio vizinho. Em pesquisa de campo, em março de 2014, foi visível a diferenciação dos prédios tanto do ponto de vista estrutural quanto aos acabamentos diversos, no entanto, a cobertura (fig. 4), propicia um traço de união entre ambos, acolhendo aos visitantes que passam sob a mesma para acessar o edifício vizinho. Bernardes e Jacobsen afirmam que foi estabelecido que o Palacete, em função de seus grandes pés-direitos e da planta livre de estrutura, deveria abrigar as salas de exposição do Museu. [5] De fato no prédio da Policia ficou a Escola do Olhar, o auditório, as salas de exposição e as áreas de administração e funcionários do complexo. Os pilotis, utilizados como acesso para a rodoviária, se tornaram o foyer. O acesso se dá entre as duas construções, caracterizando este vazio como espaço interno aberto e coberto. A marquise da Rodoviária foi destinada para serviços de apoio. Fig. 4. Cobertura do MAR 586 Finalmente, outra grande decisão do projeto foi a de suprimir o último pavimento do prédio da polícia para equilibrar a altura do complexo, e, também nesse, a substituição das alvenarias de fechamento das fachadas por perfis de vidro translúcido, tornando visível o sistema estrutural de pilotis recuados. 2.2 A Orla Conde O Porto Maravilha, proveniente da Lei complementar número 101, de 2009, que gerou mudanças ao plano diretor, de 1992, formou a Operação Urbana Consorciada (OUC) do Porto do Rio de Janeiro, tendo sido a primeira aprovada pela câmara municipal. Neste momento foi firmada uma parceria pública privada (PPP) entre governo, com a criação da Companhia de Desenvolvimento Urbano da Região do Porto do Rio de Janeiro (Cdurp), como gestora e articuladora e a Concessionária Porto Novo, formada pela Odebrecht, OAS e Carioca Engenharia. Para Castriota [9], a sua execução baseia-se em “um conjunto de intervenções e medidas, consorciadas entre poder público e iniciativa privada, com vistas a alcançar transformações urbanísticas de maior monta.” O projeto sofreu fortes críticas, por ser padronizado, com imagens globais, onde as percepções individuais sobre as práticas na consolidação dos parâmetros urbanísticos locais foram ignoradas. A proposta tinha um foco muito forte nas questões viárias e na criação de instituições culturais. Entre elas, a demolição da Perimetral, viaduto que sempre foi muito criticado por gerar um bloqueio visual entre terra e mar, e, como alternativa passaram a existir duas vias arteriais: a via Binário e o túnel Marcelo Alencar. Inicialmente, a Perimetral seria demolida somente até a Praça Mauá, onde o túnel emergiria. Com a decisão de sua total demolição, surgiu o último trecho da Orla Conde, ligando o MAR ao AquaRio (fig. 5). Fig. 5. A Orla Conde. A Orla Conde liga o aterro do Flamengo à região portuária, por intermédio de um extenso calçadão. Houve a expectativa de reconexão à frente marítima e a conexão de centros culturais e praças, mas seguindo a análise sobre bordas de Carvalho e Pacheco, esse novo trecho não possui ligação com o restante da região, seu tratamento paisagístico apresenta pouquíssimas árvores ao longo do seu trajeto. [10] Apesar de próximo ao mar, está ao norte e o calor é intenso o que gera um alto grau de desconforto. Nos horários próximos ao meio-dia, a orla não oferece qualquer tipo de conforto aos transeuntes, que caminham junto aos armazéns devido à sombra formada pelos mesmos. Na praça Muhammad Ali, junto ao AquaRio, existe um pequeno parque infantil, com brinquedos em estrutura metálica como balanço, escorrega, dentre outros, mas devido à intensa insolação, um toldo azul precisa ser colocado sobre as instalações para garantir uma maior possibilidade de uso. As estruturas, tipo pilaretes, da fig. 6 existem para amarrá-lo. O calor é muito grande, o que é uma pena, pois foi o único local percebido com o uso de habitantes locais e não somente turistas. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Fig. 6. Praça com brinquedos infantis junto ao AquaRio 2.3 O AquaRio A primeira proposta feita foi para a Marina da Glória de um aquário em escala bem menor e de estilo moderno. Esse estudo não foi aprovado e, após diversas reuniões entre os integrantes da equipe, sendo o arquiteto responsável Alcides Horacio Azevedo, e a Prefeitura do Rio de Janeiro, o local escolhido foi a região portuária, onde passou a ser um dos projetos âncoras para a região. Por um breve período de tempo, um estudo inicial para a praça Mauá foi esboçado, onde atualmente encontra-se o Museu do Amanhã, de Santiago Calatrava. E, por último, a transferência para os antigos armazéns da Cibrazem (fig. 7), sua localização atual, ao final da Orla Conde. Fig. 7. Fachada Antigos Armazéns da Cibrazém Inúmeros estudos foram feitos e, optou-se, apesar do imóvel não ser tombado, pela preservação da sua fachada voltada para a atual Orla Conde e na lateral de acesso ao estacionamento. Essa decisão foi feita pelo fato de pertencer a Área de Proteção do Ambiente Construído – Saúde , Gamboa e Santo Cristo (APAC-SAGAS), pela presença de construções de importância histórica no entorno, como a Igreja Nossa Senhora da Saúde, mas também pela possibilidade do uso de um gabarito mais alto do que o permitido na legislação para o local. Apesar da opção da preservação, não houve qualquer projeto de restauração, não foi feito o mapeamento de danos e nem prospecção para estudo de cores ao longo do tempo das fachadas. O projeto inicial era maior, com mais tanques, inclusive de água doce para espécimes do Pantanal e da Amazônia. Estavam previstos também um centro de convenções com um auditório e salas de reunião e restaurantes. Porém, devido ao custo elevado de implantação e manutenção, foi difícil encontrar patrocinadores. Praticamente no limite final dado pela Prefeitura para inicio da obra, o grupo Cataratas, com 587 588 mais duas empresas, compraram a ideia e, finalmente, o projeto saiu do papel. Para atender ao limite máximo de investimento imposto pelo grupo houve uma redução do porte inicial para adequação pelo estudo de viabilidade econômica. O projeto passou a constar de duas fases, onde as áreas retiradas passaram a pertencer a uma segunda fase, sem qualquer previsão de data para implantação. Outro problema, pelo longo tempo para inicio das obras, foram as mudanças do projeto viário do Porto Maravilha. Inicialmente, a Perimetral continuaria existindo (fig. 8) junto ao AquaRio, o viaduto seria demolido até a Praça Mauá, onde o túnel emergiria. Fig. 8. Vista aérea AquaRio – Projeto original com a Perimetral Com a retirada da Perimetral, a entrada principal foi remanejada para a Binário, e passou a ter duas entradas (fig. 9). Tal mudança trouxe, além de alterações internas, complicações em algumas questões do entorno. O acesso de pedestres passou a estar junto ao acesso do túnel Nina Rabha. Com isso, a Prefeitura não concordou com a instalação da baia de apoio na Avenida Binário. E, em sua fachada Sul, com a criação da Orla Conde, impossibilitaria a implantação de tal área para parada dos veículos como constava projeto original. Fig. 9. Vista Orla Conde e Acesso Secundário - AquaRio A decisão tomada para facilitar o acesso do público e dos serviços de apoio, após diversas discussões, foi a criação de uma pequena via de serviço junto a fachada Sul e a relocação da estação do VLT para as proximidades do AquaRio. E, ilustra, o despreparo do governo no projeto do Porto Maravilha, uma mudança drástica e, aparentemente, não muito bem sucedida quanto ao uso para a Orla Conde. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3 CONCLUSÕES Por cerca de 80 anos as instalações portuárias contemplaram a demanda e os requisitos necessários à atividade o que reforçou a vocação do Rio de Janeiro como cidade portuária, não mais o porto colonial, onde os moradores transitavam pelos cais, mas, um porto moderno, uma área fechada, que afastou o morador da orla, do contato com o mar. De forma intensiva, os bairros Saúde, Gamboa e Santo Cristo tiveram seu perfil alterado profundamente na parte plana pela construção do elevado da Avenida Perimetral que consolidaram o isolamento espacial da área. Se a Praça Mauá marca o início da Região Portuária, a partir da implantação do projeto Porto Maravilha absorve, o antigo eixo da Avenida Rodrigues Alves, associado unicamente ao espaço do trabalho, recebe a nova vocação de lazer e turismo pela implantação do MAR e AquaRio. Apesar da experiência na reabilitação arquitetônica dos prédios históricos, respaldada por escritórios de renome brasileiros, verificou-se uma diferenciação na condução dos projetos, em função da maior ou menor participação do poder público. O Projeto do Porto Maravilha e a escala das transformações impostas impactaram muito mais do que inicialmente pode-se perceber. Elas mudaram o relacionamento da cidade com o lugar, alterando a memória coletiva, principalmente a dos habitantes e usuários do local. AGRADECIMENTOS Agradecemos ao arquiteto Alcides Horacio Azevedo, em memória, pela sua generosidade em compartilhar as informações necessárias do projeto do AquaRio. REFERÊNCIAS [1] Almeida, Roberto Schmidt de. (2004) Estrutura Espacial dos Bairros Portuários do Rio de Janeiro (Saúde, Gamboa e Santo Cristo), Revista do Instituto Histórico e Geográfico do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, ano 0, v.13, n.13, p.111- 134. [2] RABHA, Nina Maria de Carvalho Elias. (2006) Centro do Rio. Perdas e ganhos na história carioca. D. Sc., PPGG / UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. [3] Dias, Sérgio. (2010) Rio de Janeiro e o Porto Maravilha. In Andreatta, Verena. Porto Maravilha Rio de Janeiro + 6 Casos de Sucesso de Revitalização Portuária. Rio de Janeiro: Casa da Palavra. [4] FARJADO, Washington. (2015) Caminhada Jane Jacobs - O urbanismo como novo ancoradouro no passado. Entrevista concedida a autora. Rio de Janeiro. [5] Bernardes e Jacobsen. (2013) MAR – Museu de Arte do Rio / Bernardes + Jacobsen Arquitetura. <https://www.archdaily. com.br/br/01-108254/mar-museu-de-arte-do-rio-bernardes-jacobsen-arquitetura>. [6] Sirkis, Alfredo. (2013) Palacete D. João VI-Portus, final de uma luta vitoriosa. <https://congressoemfoco.uol.com.br/ opiniao/colunas/palacete-d-joao-vi-portus-final-de-uma-luta-vitoriosa/>. [7] IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – Biblioteca. (2021) <https://biblioteca.ibge.gov.br/index.php/ biblioteca-catalogo?view=detalhes&id=440212 >. [8] Coutinho, Cláudia. (2014) Dois prédios, duas histórias e um case de sucesso. <https://www.grandesconstrucoes.com.br/ Materias/Exibir/dois-predios-duas-historias-e-um-case-de-sucesso>. [9] Castriota, Leonardo Barci. (2009) Patrimônio Cultural: conceitos, políticas, instrumentos. São Paulo: Annablume. [10] Carvalho, Thereza; Pacheco, Fernanda. Cidade, modos de ver e de fazer vitalidade urbana no dia a dia. Revista de MorfologiaUrbana (2019) 7(1): e00062, Rede Lusófona de Morfologia Urbana ISSN 2182-7214 589 590 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Propostas de Ampliação em Altura. O Exemplo da Casa Cedo, Porto. Beatriz Abreu, Eduarda Remisio, Francisca Freitas, Bárbara Peixoto, Filipa Serino, Ana Abreu, André Maia, Carlos Campos, Catarina Moreira, Francisca Meireles, Raquel Fernandes Universidade do Minho, Escola de Arquitetura, Arte e Design, Guimarães, Portugal Jorge M. Branco Universidade do Minho, ISISE, Departmento de Engenharia Civil, Guimarães, Portugal RESUMO A intervenção no património construído passa muitas vezes pela alteração do uso original das construções, particularmente em contexto urbano, pela ampliação em altura dos edifícios. É uma forma de promover uma maior área útil e assim suportar os custos da intervenção. Os centros históricos das nossas cidades, caracterizam-se por uma construção tradicional que recorre a paredes estruturais de alvenaria de pedra e a estruturas de madeira para os pavimentos, coberturas e paredes interiores. Nalguns casos, as paredes exteriores dos pisos superiores têm também estrutura mista madeira-alvenaria. Numa perspetiva de ampliação em altura, a madeira revela-se como uma excelente alternativa para as novas estruturas. A madeira apresenta-se como um material leve e, na forma dos seus mais diversos derivados (CLT, LVL, Glulam, etc.), apresenta performances físicas e mecânicas que permitem a segurança e o conforto que as intervenções atuais exigem. Adicionalmente, a utilização da madeira vai de encontro ao respeito pela história da construção existente e promove a sustentabilidade da intervenção, tendo em conta a sua possível reutilização. Este artigo propõe-se apresentar as propostas desenvolvidas no âmbito de um concurso de ideias para a ampliação de um edifício no centro histórico do Porto. De uma forma conceptual, os alunos do Mestrado Integrado em Arquitetura da Universidade do Minho desenvolveram 4 propostas de ampliação em altura à construção existente, utilizando madeira e os seus derivados. De seguida, concretizam a sua proposta ao caso de estudo da Casa Cedo, na Rua de Cedofeita, Porto. Apresentam-se todas as propostas conceptuais desenvolvidas e o projeto de execução da proposta selecionada. Pretende-se assim estudar soluções construtivas que recorrem à madeira e aos seus derivados, para a ampliação em altura das construções tradicionais representativas dos centros históricos das cidades Portuguesas. PALAVRAS-CHAVE: Concurso de Ideias; Ampliação em Altura; Madeira e seus Derivados; Estruturas; Projeto. 591 592 Figura 1. Fotografias: Fachada Principal para a Rua Cedofeita e Fachada Tardoz. 1 INTRODUÇÃO A proposta de projeto para ampliação da Casa Cedo (Figura 1) centra-se na criação de uma solução original sobreposta ao edifício pré-existente, cujo objetivo principal é a conceção de um novo piso totalmente em madeira no que diz respeito ao sistema estrutural. Assim, as propostas debruçam-se sobre as diretrizes principais como a fácil e rápida construção e montagem de um novo piso sobre um edifício que faz parte do património arquitetónico da cidade do Porto, assim como à sustentabilidade destas mesmas respostas e ao respeito pela história do imóvel. Figura 2. Fotografia: Laje de Tabique. Por se tratar de um imóvel do século XIX, o sistema construtivo original da Casa Cedo recorre à alvenaria de pedra para as paredes exteriores e ao tabique nas paredes e lajes interiores (Figura 2). Assim, rapidamente se percebeu que no caso de uma ampliação em altura, a madeira seria uma inegável estratégia a adotar tanto pela capacidade estrutural como pelo seu peso, quando comparada com outras soluções [1] e, pela importância na pré-existência. Os sistemas modulares em madeira são aqui representados como soluções com montagens relativamente fáceis e rápidas, tendo em conta as suas potencialidades enquanto peças standartizadas, cuja produção e corte em fábrica, permitem que a colocação no local seja imediata através de encaixes e aparafusamentos pré-definidos. Ao mesmo tempo, a ampliação em altura ao edifício pré-existente vem trazer-nos um maior desdobramento em termos de espaços no interior do edifício, preservando o lugar do logradouro como área exterior, sem que haja interferência com edifícios contíguos. Desta forma, o novo piso torna-se numa nova camada de sentido, totalmente inovador, representando as potencialidades que se podem obter mesmo em reabilitações de edifícios. Por fim, a questão da sustentabilidade do material foi outra questão que se debateu perante o leque de opções existentes no mercado. Sendo esta uma questão debatida a nível mundial, não achamos menos importante que as propostas procurassem reinventar uma nova forma de projetar tendo em conta as CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas questões ambientais. A partir deste pressuposto, assume-se novamente as peças estruturais de madeira com relevante interesse, podendo pensar-se numa possível reciclagem ou readaptação de peças também elas pré-existentes, reduzindo o desperdício quer em material sobrante em obra, quer em resíduos produzidos no meio ambiente. 2 A CASA CEDO O caso de estudo – a Casa Cedo – construída antes do ano de 1813 e localizada na Rua de Cedofeita, na cidade do Porto (Portugal), serviu como ponto de partida para a concretização das 4 Propostas de Ampliação em Altura da construção existente, intervenções estas que pousam na estrutura do último piso do edifício pré-existente. Figura 3. Ortofotografia: Casa Cedo – Rua Cedofeita, Porto. A Rua de Cedofeita (Figura 3), mais conhecida pelo seu comércio tradicional é um dos eixos principais da cidade do Porto e contém diversas edificações classificadas como imóveis de interesse público pelo IGESPAR (Instituto de Gestão do Património Arquitetónico e Arqueológico). A grande maioria destas edificações que hoje constituem a Rua de Cedofeita remontam ao final do século XVIII e inícios do séc. XIX. As edificações são predominantemente estreitas e compridas, criando uma linguagem arquitetónica homogénea, caracterizada pelos azulejos na fachada, varandas de sacada, cantarias na definição dos vãos e pilastras e as clarabóias. As clarabóias na cidade do Porto são um elemento marcante na vista aérea das edificações da cidade no seu centro histórico, pois devido ao comprimento das habitações, a luz tornava-se um aspeto que era necessário e só se tornou possível devido a existência da clarabóia. Esta abertura que quebra a cobertura de duas águas – a clarabóia – torna-se no elemento fulcral no raciocínio para a intervenção do pré-existente uma vez que as propostas apresentadas se desenvolvem através da ampliação em altura, pousando e relacionando-se com este elemento no último piso da pré-existência [2]. Figura 4. Corte Longitudinal: Edificio Principal da Casa Cedo. 593 594 O Edifício da Casa Cedo, apresenta-se num terreno estreito e comprido, típico desta Rua do Porto, e é constituída por 3 pisos [3], juntamente com um jardim que liga o edifício principal a um segundo edifício, uma oficina de um piso, construída na década de 1920 como uma pequena fábrica têxtil. O contacto do edifício com a rua é feito a partir de um desenho para uso comercial no rés-do-chão, sendo o restante do edifício dedicado à habitação (Figura 4). Figura 5. Elementos Decorativos e a sua Degradação. Apesar do edifício ser construído há aproximadamente 200 anos, encontra-se em razoável estado de conservação pois, existe pouca degradação na estrutura original, devido às várias modificações construtivas ao longo dos anos em algumas áreas do Edifício Principal, os elementos decorativos, são os que se encontram mais degradados e esses requerem uma renovação mais extensa [4]. Os Elementos Decorativos no seu interior, originais (Figura 5), como os tetos em argamassa, carpintaria e escadaria central, são os que contribuem para a identidade do edifício, e os mesmos apresentam uma série de características que merecem ser preservados mantendo as características originais e restaurar assim a sua grandeza dos anos anteriores. 3 O CONCURSO DE IDEIAS De forma a preservar a identidade desta construção - a cúpula e a clarabóia existentes - as 4 propostas desenvolvem-se à volta destas, mantendo as suas funções: a luz natural para a zona da escadaria no interior do edifício. A nível programático, a ideia comum de todas as Propostas é que o Edifício Principal será mantido como uma grande casa, com áreas de estar, de alimentação, como salas de jantar e cozinha, de higienização, como casas de banho e de repouso, os quartos. De forma a manter a ideia principal do Edifício pré-existente, a área antes dedicada a comércio no rés-do-chão também será uma pequena loja com acessos independentes. O trabalho realizado em prol da UC (Unidade Curricular) de Conservação e Restauro do Património Construído, do curso de Mestrado Integrado em Arquitetura – orientada pelo docente Jorge M. Branco – teve como objetivo uma proposta de ampliação em altura sem comprometer o edifício existente, utilizando a madeira e seus derivados como o material para as 4 estruturas modulares. Apesar das propostas iniciarem-se através da utilização de um caso de estudo, pretendeu-se aqui apresentar uma solução construtiva para a ampliação em altura, das construções tradicionais representativas dos centros históricos das cidades Portuguesas. Com isto, este material natural, madeira, torna-se o recurso principal das propostas, devido às suas caraterísticas físicas e mecânicas e à sua respetiva sustentabilidade, permitindo conforto, segurança e economia de recursos na intervenção. 3.1 Proposta 1: Sistema Pré-fabricado Modular 3.1.1 Projeto: a Importância do Pré-Existente O desenvolvimento do Sistema Construtivo Pré-Fabricado Modular em Madeira define-se intrinsecamente às condicionantes da Casa Cedo, o caso de estudo que dá o mote para a concretização de uma proposta que possa ser reproduzível em outras pré-existências, que necessitem também de uma ampliação em altura. A definição do desenho da nova cobertura proposta (Figura 6), nasce de uma ideia que permite a continuidade com o pré-existente. O alçado das traseiras – alçado que se delimita na sua cobertura pelo desenho do telhado de duas águas – faz a definição da nova proposta e inspira o desenho do alçado frontal, tal como o das traseiras da nova ampliação. O Sistema que pousa na estrutura existente, desenvolve-se através da adição de dois novos volumes – com telhado de duas águas – surgindo CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas um pátio, no meio dos volumes, devido à existência da clarabóia, uma condicionante de valor estético e funcional que deve ser mantida para a vivência no edificio. O desenho do alçado do novo volume, é marcado pela repetição da métrica da fachada frontal existente, e na composição das suas janelas que mantêm as mesmas caraterísticas estéticas. E, para além disso, o revestimento dos novos volumes é constituído por ripado de madeira, contrastando com o azulejo existente no resto do alçado. Figura 6. Alçado Oeste: Antes e Depois da Proposta. 3.1.2 Estrutura: o Sistema Construtivo Pré-Fabricado Modular em Madeira A constituição total da Proposta do Sistema Construtivo tem com base a madeira, respeitando métricas pré definidas, tanto de laje, paredes e cobertura. A métrica pode ter elementos de exceção pois, o caso de estudo assim o necessita devido às suas irregularidades e diferenças métricas muito comuns em edifícios históricos, sendo assim, é necessária uma tática de adaptabilidade e excecções em cada casos de estudos deste tipo, para vencer as respetivas dificuldades. Figura 7. Sistema Construtivo Pré-Fabricado Modular em Madeira. O Sistema Construtivo proposto (Figura 7) é constituído por 3 elementos distintos – laje, parede e cobertura – cada um cumprindo a respetiva métrica e ligado pelo seu elemento de união. A laje respeita uma métrica de 30 em 30 centímetros pelo seu eixo, e os seus elementos têm 5,50m comprimento, por 8 centímetros de espessura e 20 centímetros de altura, apresentando exceções nos elementos de escadas e claraboia. Os seus elementos de união apresentam medidas de 5,50m de comprimento, 8 centímetros de espessura e 20 centímetros de altura. As paredes respeitam uma métrica de 60 em 60 centímetros pelo seu eixo, e os seus pilares têm 14 cm de comprimento, 8 centímetros de espessura e 2,85m de altura. Já a cobertura apresenta uma métrica de 1,20 por 1,20 metros pelo seu eixo, a asna têm 2,70 m de comprimento, 8 centímetros de espessura e 20 centímetros de altura. Ambos os elementos de união da cobertura e paredes apresentam medidas de 5,50 m de comprimento, 14 centímetros de espessura e 8 centímetros de altura. A Diferença Altimétrica entre o pré-existente e a nova ampliação, é de 4,10m aumentando assim, à cércea do Edifício Principal. Esta ampliação que encaixa dentro das paredes de pedra, cria, na área 595 596 habitável uma altura de 3m mais os 80cm a partir do nível da asna. A asna que se apoia nas paredes das extremidades, ou seja, nas paredes que criam os alçados dos espaços exteriores, são compostas pelo prolongamento da métrica dos 0,60 das paredes, que reforçam a estrutura, algo que não se verifica o mesmo nas asnas do interior, pois a ideia é simplificar a asna para assim a expor para o espaço interior. 3.1.3 Materialidade: Composição dos Elementos – Laje, Parede e Cobertura Figura 8. Detalhes Construtivos do Sistema Pré-Fabricado Modular em Madeira. A união da ampliação com as paredes de pedra do pré-existente, dá-se através de um Perfil Metálico, onde se apoia a laje, que é constituída, pelas vigas de madeira maciça, OSB tanto em baixo e em cima das vigas, e pelo isolamento Lã de Rocha que preenchem os vazios existentes entre as vigas, e a madeira é utilizada também como pavimento do novo piso construído. Em relação às paredes, temos os pilares e os elementos horizontais que unem e suportam todos os elementos verticais também em madeira, e como revestimento interior, temos o gesso acartonado e pelo exterior ripados em madeira. Por fim, na cobertura, há a exposição da asna para o espaço interior da ampliação e o resto das camadas pousam na mesma, contribuindo para o isolamento e impermeabilização de toda a estrutura. O revestimento interior, é mais uma vez o gesso acartonado e o material que dá o revestimento da cobertura pelo exterior é o zinco. 3.1.4 Vantagens: a Utilização do Sistema Construtivo Pré-Fabricado Modular em Madeira Para simplificar a Estrutura explorada a partir do caso de estudo – Casa Cedo – a Proposta concretiza-se através de um Módulo de 6m por 6m que, claro, acaba por sofrer acertos nas suas medidas e dimensões devido às condições do edifício pré-existente. O que pretendemos salientar, é o facto de a estrutura apesar de ter como base esta composição, é facilmente adaptável a condições diferentes que possam existir em outros casos de estudo para realizar o mesmo tipo de ampliação, sendo assim possivel se utilizar sem comprometer o existente, pois esta respeita adaptando-se aos seus limites. Para uma análise mais minuciosa da sustentabilidade e viabilidade da proposta, o módulo desen- CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas volve-se permitindo a realização de uma possivel contagem das peças para compreender o transporte que seria necessário para a deslocação das peças pré-fabricadas até ao local da obra, chegando a uma conclusão que seria apenas necessário um veiculo com 12m de comprimento e 3m de largura e altura, para o transporte de um módulo. A utilização de um Sistema Construtivo Pré-Fabricado, permite uma intervenção bastante rápida e eficaz, tanto no transporte dos materiais para a construção como no tempo total da obra pois, os elementos construtivos vão dimensionados de forma previamente definida. Como se trata de um Sistema Construtivo Modelar, dá-se um grande nível de precisão, pelo facto de os elementos construtivos serem previamente desenhados e contados tendo em conta as condicionantes do espaço que vai sofrer uma nova intervenção, o que reduz também os custos totais da própria obra. Sendo que os módulos pré-fabricados são produzidos em serie, há uma otimização do processo, levando a um menor custo de materiais e energias, diminuindo assim a quantidade de resíduos produzidos durante a obra. Por fim, este Sistema Construtivo em Madeira apresenta-se como um método de construção sustentável devido à sua pré-fabricação, com um raciocíonio base modelar, e pela utilização da madeira, um material natural. 3.2 Proposta 2: Sistema Timber Frame 3.2.1 Projeto: o Conceito A proposta de intervenção no edifício “A Casa Cedo”, tem como intenção o aumento de um piso à pré-existência. Desta forma, foram consideradas as técnicas construtivas tradicionais em madeira e também os diversos elementos que caracterizam a Casa Burguesa no Porto. Foram estudadas duas possibilidades de ampliação, nomeadamente: A primeira proposta, cuja claraboia ficaria intacta, desenvolvendo-se desta forma, um piso ao seu redor, através de um pátio exterior. E uma segunda proposta que eleva a claraboia para o novo piso a ser construído. O edifício “A Casa Cedo” tem como elemento marcante, a claraboia no seu espaço central, onde existe a sensação de luz a invadir todo o seu interior. Perante esta perspetiva, não era intenção ocultar este elemento, que protagoniza o edifício e perder o seu impacto na perceção exterior. Existe assim, a intenção de ir buscar os traços ao desenho do edifício, como forma de não apagar o seu desenho inicial, mantendo os seus alinhamentos e grande parte da disposição do espaço interior. Desta maneira, o transporte da claraboia para o piso superior caracteriza a intervenção, tendo a estrutura um papel importante no seu suporte. A estrutura acaba também por desenhar e integrar-se na claraboia, fazendo parte do seu conjunto. (a) (b) Figura 9. Proposta de Ampliação em Altura. (a) Comparação do Corte Transversal Atual com o Corte Transversal da Proposta de Ampliação; e (b) Desenho explicativo da Proposta. 597 598 3.3.3 Estrutura: o Sistema Construtivo Relativamente à solução construtiva, é possível verificar uma estrutura regular e ritmada, utilizando o sistema timber frame, sendo este o sistema escolhido para a proposta de ampliação da Casa Cedo. Este tipo de construção é fácil e rápido de utilização, quando comparado a outros sistemas de construção recorrentes. É uma solução leve, bastante flexível e resistente a cargas. Possui ainda um baixo consumo de energia na sua fabricação e na sua construção, evidenciando a sustentabilidade, um aspeto cada vez mais privilegiado nas construções atuais. As paredes de pedra pré-existentes são utilizadas como suporte do sistema timber frame, por serem mais fortes e robustas. A ligação entre ambas é um ponto importante, devido à diferença de materiais. Para evitar o apodrecimento da estrutura de madeira, estes dois elementos não são colocados em contacto. Desta forma, foi desenhada uma cinta de betão no contacto com a parede de pedra e uma cantoneira no contacto com a laje, servindo também de suporte com o existente. Relativamente ao restante edifício, foi colocada uma caleira para a recolha de águas na cobertura inclinada e foi ainda revestido por uma tela impermeabilizante para a proteção de possíveis infiltrações de água e humidades. Figura 10. Sistema Construtivo da Proposta, utilizando o Sistema Timber Frame 3.2.3 Materialidade A intervenção tem o propósito de transmitir a ideia de continuidade e de verticalidade com os pisos inferiores, existindo uma forte relação com a claraboia e com a escadaria existentes. A claraboia foi elevada um piso, sendo agora aplicado o sistema timber frame para o seu suporte e a escadaria foi redesenhada. Desta maneira, todos os arcos presentes no segundo piso, foram alvo de uma réplica para a nova intervenção, mantendo a aplicação do material existente: a madeira. A madeira é assim um material que define a casa burguesa, não só devido ao sistema construtivo tradicional em madeira, mas também devido à nova estrutura em madeira. Esta estrutura é composta por isolamento térmico, sendo acompanhada no interior e exterior por placas de OSB, por uma subestrutura, que suporta o revestimento interior de gesso cartonado e o revestimento exterior de forro de madeira. No pavimento foi utilizado soalho de madeira, maioritariamente em todo o interior, exceto nas zonas húmidas, onde é aplicado o azulejo e a tijoleira. As paredes interiores são ainda constituídas por uma estrutura de madeira que faz o suporte das placas de gesso cartonado em ambos os lados. A madeira é assim um material que define a casa burguesa, não só devido ao sistema construtivo tradicional em madeira, mas também devido à nova estrutura em madeira. Esta estrutura é composta por isolamento térmico, sendo acompanhada no interior e exterior por placas de OSB, por uma subestrutura, que suporta o revestimento interior de gesso cartonado e o revestimento exterior de forro de madeira. No pavimento foi utilizado soalho de madeira, maioritariamente em todo o interior, exceto nas zonas húmidas, onde é aplicado o azulejo e a tijoleira. As paredes interiores são ainda constituídas por uma estrutura de madeira que faz o suporte das placas de gesso cartonado em ambos os lados. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 11. Detalhes Construtivos do Sistema Timber Frame. 3.3 Proposta 3: Sistema CLT 3.3.1 Projeto: o Conceito A presente proposta de ampliação desenvolve-se com base numa solução construtiva em madeira, mais precisamente em CLT, Cross Laminated Timber. Com o objetivo de intervir de forma verde, encontrámos uma solução que fosse amiga do ambiente e que não comprometesse tanto o edifício preexistente como os edifícios adjacentes. Assim, como não se pretendia que comprometesse, em nada, com as funções estruturais preexistentes, este é um material composto por madeira laminada cruzada que permite o fabrico de placas, paredes e pisos de grandes dimensões – o seu transporte é que poderá limitar estas medidas. A nível de projeto, o essencial, mais do que estabelecer um programa foi perceber como se iria realizar o acesso ao piso superior (ao novo piso). Então, decidimos colocá-lo junto a uma das paredes laterais, onde era já, na atualidade, o ponto de arranque da escada preexistente de acesso ao sótão – só esta era percorrida transversalmente ao edifício e a nova escada que propomos percorrer-se-á longitudinalmente, enfatizando a tão típica característica das casas do Porto (estreitas e compridas). O cuidado e o respeito pela preexistência fizeram sempre parte do percurso, manter a sua identidade foi a abordagem que preferimos ter ao longo de todo o projeto. Manter o telhado inclinado na leitura do conjunto na cidade, a métrica dos vãos, os alinhamentos das paredes já existentes no redesenho do novo espaço, manter a claraboia – esta com um valor estético e funcional, que não faria qualquer sentido a sua demolição - são só alguns dos aspetos e decisões que tomámos. Figura 12. Esquemas explicativos da ideia subjacente à proposta com CLT. 599 600 3.3.2. Estrutura: o Sistema Construtivo O CLT tem boa trabalhabilidade, é leve e de montagem simples. Proporciona uma atmosfera saudável e garante um baixo consumo de energia. Oferece também uma excelente protecção térmica, acústica e anti-sísmica. A escolha deste sistema construtivo dá-se também pela liberdade que oferece aos recorte e aberturas. Ao longo do projeto foi também importante perceber de que modo iria acontecer o contacto entre a laje de CLT que propomos e a claraboia que escolhemos manter. A verdade é que não se tocam. Escolhemos desligar um elemento do outro. O piso de ampliação contorna-a, desenhando em torno da claraboia um espaço exterior, ou seja, um pátio que divide o piso em dois volumes. Estes são unidos apenas por um corredor. A estrutura da proposta de ampliação funciona como uma pele que envolve todo o espaço interior, colocando à vista os paineis de CLT pelo interior – oferecendo um ar mais acolhedor e quente. No que diz respeito à pormenorização, todas as camadas se estabelecem sobre o CLT. O CLT, sendo composto por vários layers cruzados em número impar e de acordo com a função de cada elemento estrutural, propomos a laje e a cobertura inclinada com 3 layers de 4 cm - que resulta numa espessura total de 12 cm - tornando os elementos mais rigidos e resistentes. As paredes têm no total 9 cm de CLT composto por 5 layers de 1.8 cm. 3.3.3. Materialidade Figura 13. Detalhes Construtivos da Proposta. Quanto à materialidade, recorreu-se ao uso do deck de madeira para o exterior e para o interior, a cortiça Amorim Cork Flooring. Para o isolamento, optou-se pelo sistema ETICS (isolamento pelo exterior) e 12 cm de lã de rocha. Os vãos, em caixilharia de madeira e vidro duplo. Na cobertura, optou-se pela colocação da telha cerâmica tradicional, à semelhança da preexistente. Esta proposta foi desenvolvida de forma a se poder adaptar a situações diversas. Seja em relação ao edificio em si, seja em relaçao aos edificios adjacentes. O projeto de ampliação de um piso nasce na Casa Cedo mas o objetivo foi estudar a adaptabilidade deste protótipo em CLT, procurando servir de resposta a outros cenários. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3.4 Proposta 4: Métrica 3.4.1 Projeto: o Conceito A presente proposta de ampliação teve como objetivo primordial tirar o máximo de partido daquilo que seriam as vistas, uma que vez que se trata de uma ampliação em altura de um edifício com características próprias, dada a sua localização no centro da cidade do Porto, criando desse modo um espaço que pudesse ser utilizado tanto interiormente como exteriormente. Como já foi referido, este edifício, por ser um edifício histórico, não apresenta uma geometria regular, pelo que inicialmente houve a necessidade de criar uma grelha de 50cm x 50cm, de maneira a encontrar uma métrica para a introdução da estrutura para o novo volume proposto. Essa métrica depois viria a ser utilizada na cobertura e no ritmo dos vãos, de modo que houvesse uma maior harmonia e coerência entre todos os elementos. Encontrada a métrica desejada, foram definidos os pontos onde iria ser colocada a estrutura do novo volume, tendo em conta os espaços exteriores que se pretendia criar, assim como os interiores. Para isso, foi deixada uma zona de circulação em torno do volume. Também a claraboia foi um aspeto a ter em conta - elemento central e principal do edifício – que devido à sua funcionalidade e caraterística própria neste tipo de construção, serviu de charneira no volume proposto, permitindo a criação de módulos e, desse modo, dividindo o novo espaço em duas áreas distintas. 3.4.2. Estrutura: o Sistema Construtivo A base desta nova estrutura é executada em placas de CLT de 120mm, fixas em cintas metálicas e/ou de betão (devido às caraterísticas dos edifícios adjacentes), não possuindo um largura superior a 3 metros, de modo a facilitar o transporte das mesmas. Estas placas são rigidificadas longitudinalmente com dois elementos de madeira e nas peças onde possuem a abertura para a claraboia e para o acesso vertical, a rigidificação também é feita transversalmente, para melhorar o reforço destas. Essa estrutura do novo volume é constituída por elementos de madeira – pilares – que suportam uma cobertura nervurada (vigas principais e secundárias) que facilmente se montam recorrendo a vários tipos de encaixe e que variam mediante a disposição em que se encontram. Assim, quando é necessário ligar duas peças contínuas, o encaixe utilizado é o da meia-madeira; em contrapartida, sempre que existem peças descontínuas – como os tarugos – o encaixe adotado é o da cauda de andorinha. Como se trata de uma intervenção num edifício existente, houve ainda a necessidade de fazer alguns ajustes no piso que antecede a cobertura, de maneira a adaptar a nova estrutura com o que existia anteriormente. Para isso, propõe-se a eliminação de algumas paredes interiores pré-existentes para a colocação do acesso vertical (escadas em caracol), a eliminação da extensão da cobertura para a base dessa nova estrutura ficar assente nas paredes mais resistentes e a colocação de gesso acartonado nos tetos, de modo a criar uma maior interação entre os elementos existentes e o novo volume. 3.4.3. Materialidade No que respeita a materialidade, optou-se por utilizar o mesmo material da estrutura – a madeira – pois é um material orgânico, sustentável, é relativamente fácil de trabalhar e por funcionar por encaixe é facilmente desmontável. Para o pavimento, recorreu-se ao uso de deck de madeira pelo exterior e soalho pelo interior. Os vãos são em caixilharia de madeira e vidro duplo, preenchendo todos os panos de parede. A madeira utilizada é uma madeira resinosa, com uma classe de resistência C24, com um tratamento que assegura uma classe de risco 3. A única exceção foi na cobertura, onde se optou por utilizar o zinco, por ser um material novo e que proporciona estanquidade, uma vez que os restantes materiais são de madeira, havendo assim a necessidade de os salvaguardar e satisfazendo a ideia de uma cobertura de quatro águas. Esta proposta foi pensada de maneira a poder ser adaptada a situações distintas em relação ao próprio edifício assim como aos edifícios adjacentes. 601 602 Figura 14. Detalhes Construtivos da Cobertura e do Pavimento Proposto 4 COMPARAÇÃO ENTRE PROPOSTAS As 4 propostas desenvolvidas apresentam diferentes abordagens, tanto em termos da escolha da técnica construtiva como a imagem arquitetónica e a relação com o edificio pré-existente, gerando cada uma delas, um conceito de projeto diferente. Em termos construtivos, a Proposta 1 e Proposta 2 utilizam o sistema Timber-Frame, enquanto a Proposta 3 e a Proposta 4? recorrem ao CLT. Como resultado, as 4 propostas apresentam diferente pormenorização construtiva. A utilização do timber-frame tem a vantagem da leveza e da adaptabilidade. Por outro lado, o CLT garante uma maior capacidade estrutural mas, exige uma preparação em fábrica mais cuidada. A ligação entre o novo volume e o edificio pré-existente tende a adaptar-se consoante a escolha estrutural e a escolha da cota de assentamento de cada grupo. A nível arquitetónico, ou seja da estética do novo volume em relação com a pré-existencia, as Propostas 1, 2 e 3 mantêm a linguagem do novo volume relacionada e em continuidade com as fachadas existentes, diferenciando-se apenas por opções como a direção do telhado, e as águas do mesmo, e a escolha dos revestimentos da fachada. Já a Proposta 4 diferencia-se das outras com uma linguagem, de certo modo, impactante e em contraste com a estética envolvente, demonstrando um volume mais austero e independente na relação entre as formas pré-existentes. A preservação da Clarabóia torna-se essencial em todas as Propostas, face à sua importância na utilização do edificado, sendo que as Propostas 1, 3 e 4, desenvolvem o novo volume ao redor da clarabóia permitindo a funcionalidade da mesma. A Proposta 2 acaba por diferenciar-se pela abordagem de elevar a Clarabóia à cota do telhado do novo volume, mantendo os traços do desenho atual do edifício. 5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Apresentaram-se as propostas desenvolvidas no âmbito de um concurso de ideias para a ampliação de um edifício no centro histórico do Porto, pelos alunos do mestrado integrado em Arquitetura da Universidade do Minho. Todas as soluções construtivas recorrem à madeira e aos seus derivados, para a ampliação em altura de uma construção tradicional representativa do centro do Porto [3] mas que pode ser aplicável em todos os centros históricos de Portugal. As propostas procuram respeitar a pré-existência [4], [5], utilizando materiais que se adaptam ao sistema construtivo existente, e que por serem leves, permitem esta ampliação em altura. Não se trata de um projeto de reabilitação clássico, onde se procura “restaurar” o existente. Aqui explora-se a possibilidade de novas valências à construção existente, respeitando o pré-existente, e promovendo a utilização de materiais naturais de perfil sustentável [6]. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a colaboração do Atelier de Arquitetura In.Vitro, da NCREP - Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, Lda. e à CASA CEDO, pela cedência e partilha de informações, documentação e de conhecimentos, e pela abertura em disponibilizar este exemplo como objeto de estudo. REFERÊNCIAS [1] Lourenço P.B., Branco J.M., Sousa H.S. (2014). Intervir em Construções Existentes de Madeira. Universidade do Minho, Guimarães, 5 de Junho. ISBN: 978-972-8692-86-5, 136 pp. http://hdl.handle.net/1822/31177 [2] Pires, Juliana Sofia Lopes. Metodologias de reabilitação de claraboias antigas no centro histórico do porto. Dissertação de Mestrado, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 2009. [3] eixeira JJL. Descrição do sistema construtivo da casa burguesa do Porto entre os séculos XVII e XIX. Contributo para uma história da construção arquitectónica em Portugal, Provas de aptidão pedagógica e capacidade científica. FAUP, Porto; 2004. [4] Cóias, Vítor. Inspeções e ensaios na reabilitação de edifícios. Instituto Superior Técnico, Lisboa, 2006.Gonçalves, Rui Tiago Pereira. A reabilitação face à sustentabilidade – Casa burguesa do Porto. Dissertação de Mestrado, Universidade lusófona do Porto, 2012. [5] H. Cruz, D. Yeomans, E. Tsakanika, N. Macchioni, A. Jorissen, M. Touza, et al. Guidelines for on-site assessment of historic timber structures. Int. J. Archit. Herit., 9 (3) (2015), pp. 277-289 [6] Tsakanika E., Branco J.M. (2021) Reinforcement of Historic Timber Roofs. In: Branco J., Dietsch P., Tannert T. (eds) Reinforcement of Timber Elements in Existing Structures. RILEM State-of-the-Art Reports, vol 33. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67794-7_10 603 604 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Solução Habitacional Simples para (re)construção em situações sísmicas Leandro Di Gregorio Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] Gustavo Guimarães Universidade Federal do Rio de Janeiro, Macaé, Brasil, [email protected] Marina Tenório Universidade do Minho, Guimarães, Portugal, [email protected] Daniel F. Lima Universidade do Minho, Guimarães, Portugal, [email protected] Assed Haddad Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] Fernando Danziger Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] Graziella Jannuzzi Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] Sérgio Santos Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] Silvio Lima Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] RESUMO Um dos desafios significativos da recuperação em situações críticas (pós-desastre, pós-conflito, assentamento de refugiados, entre outros) é a rápida e adequada (re) construção de moradias, com recursos escassos e envolvimento da população afetada. O projeto Solução Habitacional Simples (SHS) consiste numa proposta de metodologia para (re) construção de habitações e outros edifícios de pequeno porte (escolas, postos de saúde), utilizando tecnologias de construção de baixo custo e trabalho comunitário (sistema de ajuda mútua, mutirão). A ideia é fornecer conteúdos que ajudem as populações atingidas a trabalharem em sua recuperação, com o apoio de profissionais qualificados (engenheiros e arquitetos). Este trabalho tem como objetivo analisar a viabilidade da tecnologia de alvenaria armada (reforçada) com blocos de terra compactada estabilizados com cimento (BTC) como alternativa para o processo de (re) construção em situações que envolvam redução de risco de desastres (RRD) sísmicos. Este sistema construtivo apresenta características consideradas ambientalmente amigáveis, como o uso de materiais locais, a produção simples e a reciclabilidade. Quando associada ao trabalho comunitário, a economia gerada pode chegar a 50% em relação ao sistema construtivo tradicional da América Latina. Resultados de vários testes e análises demonstraram a resistência do sistema estrutural para o modelo de residência Embrião SHS-2C, submetido à cargas horizontais moderadas, equivalentes à acelerações PGA próximas de 0,2g. Conclui-se que a tecnologia de alvenaria estrutural reforçada com BTC tem alto potencial para ser aplicada com sucesso em situações de RRD sísmicos, principalmente em sistema de construção comunitária. PALAVRAS-CHAVE: Blocos de terra compactada; Sustentabilidade; Sísmica; Recuperação habitacional; Gestão de riscos. 605 606 1 INTRODUÇÃO As alterações climáticas são uma realidade global [1] e requerem adaptações do ambiente construído para eventos críticos adversos, como furacões e tornados. Esta necessidade torna-se ainda mais expressiva nos países em desenvolvimento, onde a maioria das pessoas vive em construções baixas e informais feitas de materiais de qualidade inferior, tornando-as ainda mais vulneráveis [2]. No que se refere à reconstrução pós-desastres, os esforços de investigação em países em desenvolvimento da Ásia e América do Sul estão muito aquém daqueles praticados em países desenvolvidos e, tratando-se do continente Africano, este é raramente abordado [3]. Impulsionada pela conscientização acerca do desenvolvimento sustentável em termos ambientais, energéticos e econômicos a nível mundial, a terra crua sofreu um processo de reformulação nas últimas décadas, apresentando-se como material de construção alternativo e sustentável, dissociado da ideia de desconforto e pobreza [4-7]. Neste contexto, os blocos de terra compactada (BTC) surgem como uma evolução do adobe [8] e consiste na prensagem de uma mistura de terra crua e água (com eventual adição de estabilizantes) por meio de equipamentos manuais ou automáticos, mecânicos ou hidráulicos. Neste trabalho, o termo BTC refere-se a blocos produzidos a partir da compressão da mistura de solo estabilizado com cimento e água, com a possível adição de cal hidratada. O aspecto modular do BTC permite uma construção relativamente rápida e limpa por meio do intertravamento dos blocos. Assim, o projeto arquitetônico deve prezar por vãos múltiplos de ½ bloco, minimizando cortes e desperdícios. Ademais, seu apelo estético pode ser explorado através da exposição dos blocos recobertos por uma fina camada de resinas hidrorrepelentes ou texturas acrílicas. Esta camada de proteção, bem como a camada impermeável executada na base das paredes, são medidas indispensáveis, uma vez que a ação recorrente da água sobre a alvenaria é fator determinante e de elevada contribuição para a deterioração dos blocos a longo prazo. A metodologia Solução Habitacional Simples (SHS) foi desenvolvida para amparar o processo de reconstrução em situações críticas, onde a recuperação local faz-se necessária mediante a utilização de recursos escassos (ou seja, pós-desastre, pós-conflito, realocação de áreas de risco, assentamentos de refugiados). O Projeto SHS, coordenador pelo 1º autor, baseia-se no tripé estratégico constituído por Projeto Profissional Simples, Construção de Baixo Custo e Trabalho Comunitário (sistema de ajuda mútua ou mutirão), visando à recuperação habitacional sustentável segundo os princípios fundamentais do Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento e pela International Recovery Platform [9]: sustentabilidade ambiental, técnica, financeira e sócio-organizacional [10]. Atualmente, a tecnologia adotada pelo Projeto SHS é a alvenaria em BTC armada, com blocos vazados com dois furos. Os furos preenchidos com graute armado (cimento, areia, pedra e aço) incorporam ductilidade ao sistema estrutural. Os furos servem à passagem de instalações elétricas embutidas, mas as instalações hidráulicas, de esgoto ou gás não são permitidas no interior de alvenarias. Para atender aos cenários com cargas horizontais moderadas, o Projeto SHS desenvolveu um modelo de residência com um piso (Embrião SHS-2C), que não permite ampliações laterais ou verticais (Figura 1). 607 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas (a) (b) Figura 1. (a) Planta baixa do Embrião SHS-2C; (b) Sistema de pórtico (alvenaria-cobertura) [11] Este trabalho tem como objetivo analisar a viabilidade da tecnologia de alvenaria em BTC armada (reforçada) como alternativa no processo de (re)construção para redução do risco de desastres (RRD). 2 MATERIAIS E MÉTODOS Para a realização de testes laboratoriais e fabricação de BTC ao longo dos anos de 2017-2019, foram instaladas duas minifábricas no Estado do Rio de Janeiro, Brasil: uma na Escola Politécnica da UFRJ (localizada no Núcleo de Ensino e Pesquisa em Materiais e Tecnologias de Baixo Impacto Ambiental na Construção Sustentável, NUMATS POLI/COPPE ) e outra na UFRJ/Campus Macaé. Diversos testes foram realizados para determinação das propriedades dos solos usados na fabricação dos blocos (Solos 1 e 2 provenientes de jazidas localizadas na UFRJ/Campus Macaé), assim como testes de pós-fabricação. 2.1 Testes para obtenção da eficiência pequena parede-bloco Os blocos foram fabricados em prensa manual mecânica com uma mistura de 50% Solo 1 e 50% Solo 2, em volume, aqui denominada S1S2 (Figura 2a), com cimento como ligante a diferentes proporções de volume na relação 1:X (1 parte cimento para X partes de solo). As misturas utilizaram 2% de cal e teor de água próximo a 20%. A humidade do solo foi controlada empiricamente de forma tátil, com o objetivo de aproximar as condições de laboratório daquelas existentes em uma situação real, em que a própria comunidade executaria essa tarefa. O teor de água pode variar significativamente para diferentes tipos de solo. A absorção de água e a resistência à compressão dos BTC foram verificadas de acordo com a NBR 8492 (2012) [12] (Figura 2b) usando as amostras descritas na Tabela 1. 608 (a) (b) Figura 2. (a) Fabricação do BTC com prensa mecânica manual; (b) Teste de resistência à compressão Para obter a eficiência pequena parede-bloco necessária às verificações estruturais, foram realizados ensaios de resistência à compressão (adaptados da NBR 16522 (2016) [13]) em três pequenas paredes com comprimento de 1 m (quatro blocos por fiada), largura útil de 10,5 cm e altura ~70 cm (cerca de 10 fiadas). Os blocos tinham idade superior a 28 dias e foram produzidos na proporção 1:8 (cimento:solo). Os blocos foram assentados sobre junta de argamassa industrial com ~1 cm de espessura (a mesma usada para o revestimento), preparada manualmente. O graute, obtido por mistura manual, foi produzido na proporção em volume de 1:3:2 (cimento:areia:cascalho de 3/8”) e relação água/cimento igual a 1. Dois furos simétricos, espaçados em 50 cm, foram grauteados e armados com barras de aço CA 50 1/4” (uma por furo). No topo, uma argamassa de capeamento, composta por cimento e areia na proporção 1:3, regularizou a face de aplicação de carga. Os testes de resistência à compressão das pequenas paredes foram realizados no NUMATS após 7 dias, com prensa hidráulica WPM com capacidade máxima de 3000 kN e velocidade de aplicação de carga de 500 N/s. 2.2 Testes para obtenção de dados para a análise sísmica Em paredes de contraventamento sujeitas ao corte no plano da alvenaria, um mecanismo de ruptura da biela oblíqua pode ser gerado [14]. Para investigar este fenômeno, foram elaborados ensaios de capacidade de carga horizontal (corte) em provetes projetados para retratar as condições de contorno de um painel de parede confinado horizontalmente por duas vigotas de concreto armado e, verticalmente, por duas colunas armadas consecutivas (enrijecedores), obtendo-se, assim, as propriedades mecânicas desse quadrante (Figura 3a). O teste consiste na aplicação da carga horizontal sobre uma pequena parede com comprimento de 1 m (quatro blocos por fiada), largura útil de 10,5 cm e altura ~1 m (13 fiadas e uma vigota de betão no topo). Os blocos usados na construção das pequenas tinham idade superior a 28 dias e foram produzidos na proporção 1:6:0,5 (cimento:solo:pó de basalto) [15]. Os blocos foram assentados sobre argamassa com ~1 cm de espessura, preparada manualmente com proporção em volume de 1:1:6 (cimento:cal:areia). O graute foi produzido manualmente na proporção em volume de 1:6:4 (cimento:areia:cascalho de 3/8”) e relação água/cimento 1. A armação foi feita com barras de aço CA 50 de 1/4” (uma por furo e duas por vigota). A vigota de betão armado, de largura igual à dos blocos, reflete o confinamento superior do painel. Na vertical, a parede teve seus furos externos armados e grauteados. Além destes, mais dois furos intermediários foram armados e grauteados simetricamente, representando painéis com dois furos reforçados por metro linear. Para evitar a rotação, um suporte vertical de aço engastado na base foi adicionado próximo ao ponto de aplicação de carga (sem restrições de translação horiontal) e, para evitar a translação da base, uma cantoneira de aço foi fixada no canto inferior direito (Figura 3b). 609 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas (a) (b) Figura 3. (a) Setup do teste de carga horizontal; (b) Modo de rotura da alvenaria [11] A carga foi incrementada manualmente e aplicada com o auxílio de um macaco hidráulico centralizado à seção da vigota. As fases de carregamento foram de 150 kg, em média, e, para estabilizar os deslocamentos, o tempo de espera entre cada fase foi de cerca de 30 s. Mediu-se os deslocamentos a partir de LVDTs (Linear Variable Differential Transformers) em quatro níveis diferentes (Figura 3a), monitorizou-se o carregamento através de uma célula de carga e aferiu-se as medições dos deslocamentos e carga por meio de um sistema de aquisição de dados. De modo a obter o módulo de elasticidade necessário ao modelo sísmico computacional, foram realizados testes de compressão da pequena parede conforme as prescrições da BS 1052 (1999) [16]. Recomenda-se que, para blocos com dimensões 25,0×12,5×6,5 cm, os provetes tenham comprimento mínimo de 50 cm e altura igual ou superior ao comprimento, mas limitada a 1,875 m. Estes provetes foram construídos a partir dos mesmos materiais aplicados aos provetes do ensaio de carga horizontal, com dois blocos de comprimento (equivalente a 50 cm de comprimento e 10,5 cm de largura) e sete fiadas de altura (totalizando 50 cm), assentadas sobre juntas de argamassa. Para simular o efeito dos furos reforçados dispostos a cada 50 cm na estrutura proposta, um dos furos centrais do provete foi armado e grauteado. As propriedades mecânicas obtidas foram atribuídas às barras diagonais equivalentes comprimidas no modelo computacional desenvolvido. Os provetes de coluna (enrijecedores) apresentam um bloco por fiada, resultando em um comprimento útil de 23 cm e largura útil de 10,5 cm. Com a elevação de 13 fiadas assentadas sobre juntas de argamassa, a altura média dos provetes foi de 90 cm, que se ajusta à posição da vigota intermediária em betão armado presente na estrutura proposta. Nesses provetes, todos os dois furos foram armados e grauteados e as propriedades mecânicas obtidas foram atribuídas às barras verticais no modelo computacional desenvolvido. Os provetes de pequena parede e de coluna foram testados 21 dias após sua construção, com prensa hidráulica com velocidade de aplicação de carga de 500 N/s. 2.2 Análise sísmica A análise sísmica foi realizada por meio do Método da Força Horizontal Equivalente (FHE), de acordo com a norma sísmica brasileira NBR 15421 (2006) [17], em uma análise estática linear. A depender do sistema estrutural, a norma define os seguintes coeficientes: modificação de resposta (R), de sobre-resistência (Ω0) e de amplificação de deslocamentos (Cd), que são utilizados para determinar as forças e deslocamentos. Esses coeficientes permitem a transformação de espectros de resposta elástica em espectros de resposta de projeto, nos quais a ductilidade é considerada. Assim, por meio de uma análise estática linear, o comportamento não-linear da estrutura pode ser contemplado. Um modelo computacional de pórticos 3D foi desenvolvido com base no projeto arquitetônico do Embrião SHS-2C, cujas barras verticais representam as colunas engastadas na base (enrijecedores) e, as barras horizontais, as vigotas de betão armado em três níveis da elevação, além da vigota superior de 610 coroamento da estrutura. Os elementos da cobertura (vigas de madeira) também foram representados como barras horizontais que, ligadas às barras verticais de colunas, integram o sistema de pórticos. Conexões rígidas entre colunas e vigas foram consideradas. Representou-se os painéis de alvenaria como barras diagonais equivalentes, considerados apenas quando comprimidos (Figura 4). (a) (b) Figura 4. Configurações para as barras diagonais comprimidas. (a) Fachada lateral; (b) Fachada frontal [11] Para a análise sísmica, foram escolhidos dois cenários diferentes em termos de carga sísmica: sismos leves (PGA=0,20 g) e moderados (PGA=0,50 g), cada um combinado à cinco tipos de solo de fundação, definidos pela norma sísmica brasileira NBR 15421 (2006) [17]: A-rocha sã, B-rocha, C-rocha alterada ou solo muito rígido, D-solo rígido e E-solo mole, resultando na análise de 10 cenários distintos. Considerando as combinações de carga apontadas pela NBR 15421 (2006) [17], considerou-se os seguintes cenários de aplicação (que implicam em oito modelos diferentes): • 0 grau: 100% Sismo 0° + 30% Sismo 90° + 100% Binário 0°; • 90 graus: 100% Sismo 90° + 30% Sismo 90° + 100% Binário 90°; • 0 grau: 100% Sismo 0° + 30% Sismo 270° + 100% Binário 0°; • 270 graus: 100% Sismo 270° + 30% Sismo 0° + 100% Binário 270°; • 180 graus: 100% Sismo 180° + 30% Sismo 90° + 100% Binário 180°; • 90 graus: 100% Sismo 90° + 30% Sismo 180° + 100% Binário 90°; • 180 graus: 100% Sismo 180° + 30% Sismo 270° + 100% Binário 180°; • 270 graus: 100% Sismo 270° + 30% Sismo 180° + 100% Binário 270°. A carga sísmica total atribuída às paredes, calculada pelo Método FHE, foi dividida entre os painéis de contraventamento horizontal de acordo com suas massas, e aplicada ao nível do lintel de maneira uniformemente distribuída. O mesmo foi feito para a cobertura, que teve sua carga sísmica inerente distribuída entre as terças do telhado conforme sua área de influência. Para considerar momentos de torção acidentais, foi aplicado um binário nas paredes exteriores, com forças opostas distribuídas no comprimento das paredes no nível do lintel. Após a simulação do modelo no software SALT UFRJ [18], os momentos fletores e as forças obtidas na base das colunas (enrijecedores) foram atribuídas à cada parede que as contém para proceder-se com as verificações estruturais. As forças e momentos fletores obtidos através da simulação computacional foram combinados de acordo com a NBR 8681 (2004) [19] utilizando a equação , onde Ed, Eg, Eq e Eexc são, respectivamente, a ação combinada total e as ações parciais devido a cargas permanentes, acidentais e sísmicas. As verificações estruturais foram CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas realizadas para o estado limite último considerando-se os esforços mais desfavoráveis obtidos para cada parede da estrutura. Essas verificações basearam-se nas prescrições da BS 5628-2 (2005) [20], fazendo-se adaptações quando necessário, e foram abordadas segundo o Método das Paredes Isoladas, ignorando-se o efeito de grupo entre elas e, portanto, prezando por uma abordagem mais conservadora. Assim, para cada parede, foram realizadas as seguintes verificações: flexão (no plano, fora do plano e oblíqua), carga vertical resistente (compressão axial, flexo-compressão, tração axial) e corte horizontal paralelo às juntas. De acordo com o Método FHE, foram também verificados os maiores deslocamentos. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Testes para obtenção da eficiência pequena parede-bloco Verificou-se que os blocos com proporção 1:8 atingiram uma resistência média à compressão superior a 2 MPa, valor mínimo estabelecido pela NBR 8491 (2012) [21] para a produção de BTC (Tabela 1). Relativamente ao comportamento da alvenaria, foram realizados ensaios de resistência à compressão de pequena parede, precedidos da caracterização dos seus componentes. Tabela 1. Proporção em volume, quantidade e resistência à compressão dos BTC ensaiados [22] Para a eficiência pequena parede-bloco, definida pela razão entre as resistências médias das pequenas paredes e dos blocos, obteve-se o valor de 0,59 (Tabela 2). Considerando-se que a eficiência da parede-pequena parede para blocos cerâmicos é estimada em cerca de 85% (NBR 15812 (2010) [23]) e assumindo que a mesma proporção pode ser aplicada à alvenaria em BTC, estima-se que a eficiência da parede-bloco para a alvenaria em BTC é de 85%×0,59=0,50. Esse resultado é considerado coerente, uma vez que os valores relativos à eficiência para blocos de betão variam entre 0,4 e 0,6 [24]. No entanto, deve-se destacar que a eficiência obtida está relacionada a pequenas paredes (dimensões 1×0,7 m) em painéis de alvenaria em BTC reforçados por furos armados e grauteados a cada 50 cm. Tabela 2. Resistência à compressão dos componentes e eficiência pequena parede-bloco [22] 3.2 Testes para a obtenção dos dados para análise sísmica Notou-se que a rotura ocorreu na diagonal comprimida dos painéis, dadas as forças de tração impostas na diagonal oposta. A partir do ensaio e calibração no modelo computacional, foi possível assumir que, para painéis equivalentes de dimensões 1×1 m, uma barra diagonal de seção transversal de 10,5×12,1 cm (largura×altura) representa satisfatoriamente a rigidez do painel no plano da alvenaria. Para as pequenas paredes refoçadas a cada 50 cm, obteve-se um módulo de elasticidade médio E=259.824 kN/m², com σ=45.551 kN/m². Para as colunas (enrijecedores com os dois furos armados e grauteados), o módulo de elasticidade médio obtido foi E=1.204.008 kN/m², com σ=395.008 kN/m². 611 612 3.3 Análise sísmica Calculou-se um peso total para estrutura do Embrião SHS-2C de 309,69 kN (64,47 kN para a cobertura e 245,22 kN para as paredes). Para cada cenário de carga, foram calculadas as FHE (Tabela 3). Para cenários de FHE igual ou superior a 103,23 kN, as falhas são notadas principalmente devido a tensões de corte no plano da parede, que é o fator determinante no dimensionamento desta estrutura quando sob cargas sísmicas. Portanto, a Tabela 3 apresenta os percentuais de comprimentos de parede aprovados para o corte na horizontal, desconsiderando os resultados de flexão e carga vertical resistente, cujas reduções de paredes aprovadas foram muito pequenas de um cenário para o outro. Tabela 3. Cenários sísmicos e avaliação dos esforços de corte na horizontal. Adaptado de [11] Para a análise dos deslocamentos sob sísmos de até 0,20 g, constatou-se que estes são significativamente menores do que os limitados pela NBR 15421 (2006) [17]. 4 CONCLUSÃO Concluiu-se que o Embrião SHS-2C em alvenaria estrutural de BTC pode resistir a sísmos de até 0,20 g PGA (com força horizontal de até 82,58 kN) em terrenos Classe A, B, C ou D, em uma análise de estado limite de quase colapso. Essa aceleração é semelhante ao terremoto do Haiti, em 2018. O período e o período fundamental obtido na extração aproximado da estrutura é modal é próximo a 0,15 s. Esses valores semelhantes revelam que o modelo computacional reflete o comportamento esperado para edifícios de um piso. Atualmente, busca-se uma residência aprimorada para situações sísmicas mais agressivas (cenário sismo Haiti 2010), por meio de uma cooperação entre UFRJ, Universidade de Aveiro e Laboratório Nacional de Engenharia Civil de Portugal. REFERÊNCIAS [1] Masson-Delmont, V., Zhai, P., Pörtner, H.-O. et al. (2018). IPCC, 2018: Summary for Policymakers. In: Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty, 24 p. 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Análise da viabilidade técnica da alvenaria estrutural em tijolos de solo-cimento para situações com cargas sísmicas: práticas construtivas e análise estrutural do projeto de solução habitacional simples. Escola Poltécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Monografia de graduação. [12] NBR 8492. 2012, Tijolo maciço de solo-cimento- Determinação da resistência à compressão e da absorção d’água. Rio de Janeiro, 5p. [13] NBR 16522. 2016, Alvenaria de blocos de concreto- Método de ensaio. Rio de Janeiro, 36p. [14] Vintzileou, E. (2014). Testing Historic Masonry Elements and/or Building Models. In Perspectives on European Earthquake Engineering and Seismology, Vol. 1, 267-307. https://doi.org/10.1007/978-3-319-07118-3_8 [15] Sousa, J.F. (2018). Fabricação e análise de tijolos de solo-cimento. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Monografia de graduação. [16] BS 1052. 1999, Methods of test for masonry. Londres, 8p. 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Pini: São Paulo, 169 p. 613 614 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Comparação entre a antiga regulamentação Portuguesa de estruturas (RBA) e os modernos Eurocódigos na avaliação estrutural de duas estruturas de betão armado Rui Silva CONSTRUCT-LESE - Instituto da Construção, Porto, Portugal, [email protected] Nelson Vila Pouca CONSTRUCT-LESE - Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] Xavier Romão CONSTRUCT-LESE - Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] Esmeralda Paupério CONSTRUCT-LESE - Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] RESUMO O artigo proposto abordará a avaliação de segurança de duas estruturas de betão armado, construídas em meados do século XX. Ambas as estruturas encontram-se atualmente em serviço, pelo que a avaliação da sua capacidade é fundamental. Após uma extensa campanha de inspeção, que incluiu a caracterização estrutural e a identificação de patologias estruturais e não estruturais, foi efetuada uma avaliação numérica do comportamento estrutural tendo por base o projeto original de estruturas e os dados recolhidos ao longo da fase de inspeção. Neste contexto, o objetivo do presente artigo analisa o Regulamento de Betão Armado (RBA) utilizado no dimensionamento de ambas as estruturas, comparando-o com os atuais Eurocódigos e discutindo as possíveis diferenças que resultam da aplicação destes regulamentos. PALAVRAS-CHAVE: Betão armado; Estruturas; Regulamento; Inspeção, Avaliação; 615 616 1 INTRODUÇÃO É cada vez mais comum a realização de operações de reabilitação em edifícios de betão armado construídos no inicio/meados do século passado. Nestes casos, e sobretudo quando se tratam de edifícios de elevado valor arquitetónico, revela-se fulcral um conhecimento aprofundado dos métodos de cálculo e dos regulamentos que nortearam o projetista. A análise de todos os elementos constantes no projeto original constitui um importante contributo para o esclarecimento de dúvidas relacionadas com detalhes de conceção e construção, possibilitando, em alguns casos, a validação de dados recolhidos em campanhas de inspeção in situ. No final do processo, o projetista terá em sua posse elementos concretos que permitam, à luz da atual regulamentação, esboçar a solução de reforço/reabilitação que entenda como mais adequada. Julga-se pertinente introduzir neste artigo alguns dos conceitos que nortearam os regulamentos de betão armado vigentes em Portugal desde o Regulamento de Betão Armado (RBA) [1], criado em 1935, até ao atual Eurocódigo 2 (EC2) [2]. Com o recurso a duas estruturas datadas da década de 50 do século passado e recentemente estudadas no Instituto da Construção da Universidade do Porto (IC-FEUP) será efetuada, para cada caso, uma avaliação da resistência à flexão de uma viga de betão armado. O objetivo passará por averiguar se existem diferenças substanciais entre o dimensionamento original, realizado de acordo com o RBA [1], e um dimensionamento baseado nas recomendações do EC2 [2]. 2 EVOLUÇÃO DA REGULAMENTAÇÃO PORTUGUESA DE ESTRUTURAS DE BETÃO ARMADO No inicio do século XX, assistiu-se a um incremento do número de estruturas que utilizavam o betão armado como material de construção. Tal facto despoletou a necessidade de esboçar um documento que, de alguma forma, legislasse acerca deste material tão recente e inovador. Neste contexto surgem, em 1918, as “Instruções regulamentares para o emprego do betão armado” [3] baseadas em documentos técnicos franceses, na altura, os mais avançados. À época, o despoletar de consciências para as potencialidades do betão armado justificava o interesse na publicação de um documento que acomodasse toda a evolução técnica a que se assistia. O Decreto nº25948 de 16 de outubro de 1935 [1] veio dar resposta a esta necessidade, criando o Regulamento de Betão Armado (RBA). Ao contrário do que se possa pensar, o RBA [1] não alterou drasticamente o modelo de cálculo previsto no documento de 1918 [3]. A verificação de segurança baseada no conceito de tensões admissíveis para o aço e para o betão foi mantida, apoiando-se o cálculo das tensões num modelo elástico linear. Segundo a norma, os valores da tensão admissível deveriam ter em consideração os limites de fadiga apontados para os dois materiais. Do lado das ações, e ao contrário do que se verifica atualmente, não se verificava a aplicação de coeficientes de majoração que afetassem a magnitude destas. O progresso no desenvolvimento de novos conceitos, metodologias de cálculo e recomendações técnicas para projetistas, fortemente impulsionados a nível nacional pela criação do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) no ano de 1946 e, a nível internacional pela definição, em 1953, de um “Comité Européen du Béton”, justificaram a publicação de um novo elemento normativo: o Regulamento de Estruturas de Betão Armado (REBA) [4]. Criado pelo Decreto nº47723 de 20 de maio de 1967 [4], este documento revogou o RBA [1], modificando alguns dos aspetos de base no cálculo de elementos de betão armado. A publicação do REBA [4] acompanhou o lançamento do Regulamento de Solicitações em Edifícios e Pontes (RSEP), criado pelo Decreto nº44041 no ano de 1961 [5], onde se definiam as ações a considerar no cálculo de estruturas. Relativamente à filosofia de dimensionamento em vigor até então, o REBA [4] introduziu uma nova abordagem, alicerçada na consideração de coeficientes parciais de segurança. O novo conceito de verificação de segurança definia estados de ruína ou estados limites como, por exemplo, rotura, fendilhação e deformação, que deveriam ser tidos em consideração no cálculo das estruturas. No cálculo das tensões nos materiais, a relação entre as tensões e as extensões passou a ser realizada em regime não linear e o conceito de plasticidade foi introduzido. Como consequência, os cálculos efetuados conduziram a melhores resultados, se comparados com a anterior metodologia de cálculo. Algumas décadas depois, o Decreto-Lei nº349-C/83 de 30 de julho de 1983 [6] criou o Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado (REBAP) que, em conjunto com o Regulamento de CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Segurança e Ações (RSA) [7], deu seguimento à filosofia de dimensionamento baseada na verificação de estados limites iniciada no REBA [4]. Face a este último, as modificações introduzidas não foram acentuadas, salientando-se diferenças nos critérios de verificação de segurança e na definição dos estados limites, assim como a introdução de conceitos relacionados com a quantificação e combinação de ações e com coeficientes de segurança. Quanto às ações, estas foram relacionadas com diferentes estados limites pela introdução de coeficientes que afetavam diferentemente o valor destas, consoante se tratasse de um estado limite último ou de um estado limite de utilização. Mais recentemente, na década de 90 do século passado, assistiu-se a uma tentativa, por parte da União Europeia, de uniformização de normativas em diversos campos de atividade. Na área da engenharia civil e, mais concretamente no betão armado, a publicação do Eurocódigo 2, EC2 [2], marcou a transição dos regulamentos nacionais para uma normativa europeia, ajustada a cada país pela definição dos respetivos anexos nacionais. No caso Português, as diferenças introduzidas pelo EC2 [2], se comparadas com o REBAP [6], foram pontuais. A este respeito, deve salientar-se a manutenção da metodologia de dimensionamento estrutural, observando-se um refinamento e atualização de conceitos relacionados com as propriedades dos materiais estruturais. Por conseguinte, em termos práticos, os dimensionamentos realizados com base no EC2 [2], estavam muito próximos daqueles realizados segundo o REBAP [6], o que possibilitou uma transição suave entre os regulamentos. Ainda assim, deve ser realçado que algumas das matérias abordadas no REBAP [6] foram retiradas do EC2 [2] e deram corpo a normas e a outros regulamentos mais específicos como, por exemplo, o Eurocódigo 8 (EC8) [8], dedicado ao projeto de estruturas sismo-resistentes. 3 CASOS DE ESTUDO No âmbito das suas atividades, o IC-FEUP é muitas vezes confrontado com pedidos para a avaliação estrutural de estruturas de betão armado, construídas no início e em meados do século XX. No presente artigo, serão consideradas duas estruturas em betão armado, construídas nos anos 50 do século passado e que, por motivos diferentes, foram alvo de uma campanha de inspeção estrutural e subsequente avaliação de segurança. Para além da necessidade de compreender a regulamentação em vigor à época de construção, na análise de estruturas com alguma idade surgem dúvidas relativamente a detalhes da sua conceção e construção. Com o intuito de caracterizar convenientemente os materiais presentes e o funcionamento estrutural, revela-se fulcral a realização de trabalhos de levantamento estrutural e a obtenção do projeto original. Nos pontos seguintes do presente artigo, as estruturas em análise serão descritas de forma sucinta, caracterizando-se o seu funcionamento estrutural e descrevendo os elementos que, no ponto 4, serão verificados. 3.1 Estrutura em balanço A primeira estrutura considerada no presente artigo é constituída por seis plataformas em balanço, utilizadas para a movimentação de peões [9]. Todas as plataformas referidas encontram-se dispostas paralelamente a uma via de circulação automóvel e perfazem, no total, um comprimento de cerca de 290m (Fig.1). A estrutura do pavimento em balanço é similar em todos os troços, sendo constituída, essencialmente, por uma laje de betão armado apoiada num conjunto de vigas em consola, nas vigas de bordadura e nas vigas de coroamento sobre o muro de alvenaria de pedra, que se desenvolvem na direção longitudinal do passeio (Fig.2). Em fase de projeto, e dado o desenvolvimento longitudinal destas zonas do passeio em balanço, o projetista previu a introdução de juntas de dilatação na laje e na viga de bordadura, espaçadas de cerca de 7m, materializando painéis cuja vista inferior pode ser observada na Fig.2. Cada painel é constituído por dois panos de laje, com dimensões de 2.10x3.50m2, contínuos sobre o apoio na viga central em balanço e simplesmente apoiados nas vigas em consola localizadas nas juntas. Estes apoios simples são realizados com o recurso a um sistema de consolas curtas ocultas no alçado, uma vez que só é visível a linha vertical da junta de dilatação (Fig.2). No seu vão menor, com cerca de 2.10m, a laje apoia-se, por um lado, diretamente na viga de coroamento do muro de suporte em alvenaria e, no lado oposto, materializa uma ligação monolítica na viga de bordadura. 617 618 Figura 1 - Aspeto geral da estrutura em análise [9] Figura 2 – Vista inferior de um painel [9] A data constante nos elementos escritos e desenhados do projeto original aponta o ano de 1951 como o ano em que estes troços foram projetados. Dada a sua manutenção em serviço e em face da substituição do revestimento das lajes com alteração da solução existente, revelou-se fundamental a verificação da segurança estrutural. No caso concreto do presente artigo, a verificação será realizada para uma das vigas em consola. Estes elementos possuem vãos aproximados de 2.50m e secção variável (Fig.3), estando dispostas segundo afastamentos de cerca de 3.50m. Encastradas em maciços de betão armado no alinhamento dos muros de alvenaria, as vigas apoiam, na sua extremidade, a viga de bordadura que, para além de conferir apoio à laje, suporta ainda a guarda em pedra do passeio. Não será demais realçar a importância que a análise do projeto original tem no esclarecimento de dúvidas relacionadas com as armaduras presentes em cada uma das secções de betão armado, com o tipo de betão colocado e com o aço presente, possibilitando a validação dos dados recolhidos in situ. Paralelamente, a leitura da memória descritiva e de cálculo elaborada pelo projetista permite entender a forma como este idealizou o sistema estrutural. Na Fig.3 e na Fig.4, podem ser observados alguns elementos do projeto desta estrutura (extraídos do projeto original), sobressaindo o detalhe e a qualidade de representação. Figura 3 – Pormenores de betão armado da viga de bordadura, da viga em consola e da laje (excerto retirado do projeto original) [9] Figura 4 – Pormenores de betão armado das consolas e seus prolongamentos estabilizantes interiores (excerto retirado do projeto original) [9] 619 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3.2 Laje de betão armado – Edifício Público O segundo caso descrito neste artigo envolveu a avaliação da possibilidade de alterar as sobrecargas atuantes numa laje em betão armado instalada num edifício público datado do século XVIII [10]. O referido edifício sofreu diversas alterações ao longo da sua vida útil, sendo a mais relevante para este trabalho a introdução, no ano de 1956, de uma laje de betão armado. Esta modificação à estrutura original ocorreu ao nível do primeiro e segundo piso do edifício, apresentando-se, na Fig.5, a planta estrutural de intervenção do piso 2. A estrutura do pavimento da zona analisada, cuja planta estrutural mais detalhada se apresenta na Fig.6, é constituída por um conjunto de vigas simplesmente apoiadas que servem de apoio a uma laje maciça de betão armado com funcionamento unidirecional. Figura 5 – Planta estrutural da ala poente do piso 2 do edifício (excerto retirado do projeto original) [10]. Figura 6 – Planta do setor do piso 2 em análise (adaptação aos desenhos originais) [10]. As vigas principais a analisar no presente artigo, denominadas de V6 no projeto original, vencem um vão livre de 10.50m e possuem uma secção transversal 0.25×0.65m2. Nas extremidades, estes elementos apoiam-se em paredes de alvenaria de granito com uma entrega de cerca de 0.30m (medida estimada com base nos elementos de projeto original). A laje maciça, com uma espessura de 0.08m, tem um funcionamento unidirecional com tramos contínuos de cerca de 2.05m de vão. ANÁLISE NUMÉRICA COMPARATIVA A análise numérica realizada no âmbito deste documento envolveu a comparação entre o dimensionamento à flexão simples de duas vigas de betão armado, um deles realizado com base no RBA [1] e o outro assente no EC2 [2]. As ações atuantes na estrutura foram, no caso da verificação segundo o EC2 [2], majoradas e combinadas em concordância com o Eurocódigo 0 (EC0) [11]. No caso concreto do peso próprio dos elementos, o mesmo foi calculado considerando-se para o betão o peso volúmico de 24 KN/ m3 e para o aço 77 KN/m3. Relativamente às características mecânicas do betão e do aço presentes nas vigas, o RBA [1] estabelecia valores mínimos de resistência do aço e do betão para a sua utilização em vigas e lajes de edifícios, considerando o efeito de fadiga nestes materiais. Para o betão, era fixado um valor da resistência média à compressão que variava entre 165 kg/cm2 e 225kg/cm2. Comparando estes valores com as classes atuais definidas no EC2 [2], esta gama de resistências poderia corresponder, sensivelmente, à classe C12/15 (fck=12MPa.). No caso do aço, era fixado um valor mínimo da resistência à rotura de 3700kg/cm2 e um limite mínimo aparente de elasticidade de 60% desta resistência, sendo estes valores equiparados às características de um aço macio da classe A24 (fyk=240MPa). As características dos materiais referidas conduzem aos limites de tensões definidos no RBA [1] de 60kg/cm2 para o betão (betão com uma resistência média à compressão de 180 kg/cm2) e a uma tensão no aço que não deverá ultrapassar os 1400kg/cm2. A metodologia de cálculo seguida no projeto original de ambas as estruturas e apoiada numa análise elástica correspondia à abordagem enquadrada na regulamentação da época. A filosofia de cálculo do RBA [1] pressupunha um dimensionamento com base em tensões de serviço adotando, como se pode observar na Fig.7, um diagrama triangular para o cálculo de tensões. De acordo com o regulamento, o 620 cálculo das tensões nos materiais deveria ser realizado em fase fendilhada, considerando um diagrama linear de tensões no betão à compressão e não considerando a contribuição à tração do betão. Na abordagem do RBA [1], são notórias as semelhanças com o cálculo que, hoje em dia, se realiza na verificação de secções aos estados limites de serviço. Por sua vez, no EC2 [2], a verificação de segurança em estado limite último de flexão simples envolve a comparação entre o valor do momento resistente da secção e o momento atuante. A rotura do elemento de betão armado deverá ser condicionada pelo esmagamento do betão, pelo que no cálculo poderá considerar-se que, na face comprimida, a deformação e a tensão de rotura do betão são atingidas (Fig.8). Figura 7 – Diagramas de cálculo para a flexão simples de acordo com o RBA [1]. Figura 8 – Diagramas de cálculo para a flexão simples de acordo com o EC2 [2]. No presente documento, procurará avaliar-se o fator de segurança a que um dimensionamento pelo RBA [1] conduzirá o projetista, calculando-se a razão entre as tensões admissíveis definidas regulamentarmente para os materiais e as respetivas tensões atuantes. O valor obtido será comparado com o dimensionamento realizado de acordo com o EC2 [2], onde se irá calcular a razão entre o momento resistente e o momento atuante. 4.1 Considerações estruturais adotadas 4.1.1 Estrutura em balanço O esquema de cálculo considerado na abordagem numérica às vigas em consola considerava estes elementos como estando solidarizados num maciço de encastramento. Estes elementos, com comprimento de 2.35m, serão solicitados (Fig.9) pelo peso próprio, representado por uma carga concentrada (P1) no centro de massa; pela reação da viga de bordo (P2); pela ação uniformemente distribuída na largura da viga, provocada pelo peso próprio da laje, revestimentos e sobrecarga (P3); por uma carga distribuída de forma triangular (P4) que representa a parcela relativa ao peso próprio da laje, revestimentos e sobrecarga suportada pela viga em consola. A caracterização de armaduras realizada e a observação do projeto original permitiu confirmar as armaduras presentes na viga em consola. Assim, os dados disponíveis apontavam para a existência de 6Ø3/4´´ (As-=17.22cm2) e de 4Ø1/2´´ (As+=5.07cm2), como se observa na Fig.10. 621 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 9 – Esquema de cálculo e carregamentos considerados para a viga em consola [9]. Figura 10 – Corte longitudinal da viga (retirado do projeto original) [9]. 4.1.2 Laje de betão armado – Edifício Público A estrutura do pavimento do piso 2 do edifício em análise é, essencialmente, constituída por uma laje maciça de betão armado, apoiada num conjunto de vigas formando tramos contínuos de cerca de 2.05m de vão. As vigas principais, denominadas de V6 no projeto original, encontram-se simplesmente apoiadas nas paredes de alvenaria de pedra, vencendo um vão livre de 10.50m. A análise das vigas V6 foi efetuada a partir de um modelo de viga simplesmente apoiada com um vão efetivo, leff. Pelo EC2 [2], o leff a considerar no cálculo para vigas sem continuidade é dado pela Eq. (1): (1) em que ln representa o vão livre da viga e a1e a2 são os valores da entrega da viga em cada extremidade, calculados pela Eq. (2), em que h é a altura da viga e t é a largura do apoio.: (2) No cálculo da viga V6, com uma largura de influência de 2.05m, foi considerada uma secção em T com: h=0.65m (altura total); d=0.60m (altura útil); b=0.25m (largura da alma); beff =2.05m (largura efetiva do banzo). As solicitações consideradas envolveram a ação do peso próprio dos elementos estruturais, representado por uma carga uniformemente distribuída (P1); a ação uniformemente distribuída ao longo da largura de influência da viga, provocada pelos revestimentos e pela sobrecarga (P2); a ação uniformemente distribuída ao longo da largura de influência da viga, provocada pela sobrecarga (P3). Dados os condicionalismos encontrados, não foi possível abrir janelas de sondagem, nem utilizar ensaios não destrutivos in situ, pelo que o projeto original (Fig.11) representou a única fonte de informação relativa às armaduras longitudinais presentes na viga V6, permitindo estimar a presença de 5Ø1´´+1Ø3/4´´ (As+ = 28.20 cm2) e de 2Ø1/2´´ (As- = 2.53 cm2) na zona central do vão. 622 Figura 11 – Corte longitudinal da viga V6 (excerto do projeto original) [10]. 4.2 Comparação RBA/EC2 A verificação de acordo com o RBA [1] permitiu determinar as tensões atuantes no aço (Ra) e no betão (R´b). As tensões assim calculadas deveriam satisfazer a Eq. (3) e a Eq. (4): e permitir o cálculo dos fatores de segurança para o aço (FSa) e betão (FSb), pela Eq. (5) e a Eq. (6): A partir do procedimento anteriormente explicitado, foi possível construir a Tabela 1, onde se indicam os valores dos momentos e tensões atuantes. Simultaneamente, é calculado o fator de segurança para as estruturas relativamente aos limites de tensão no aço (FSRa) e no betão (FSR´b). Tabela 1. Fatores de segurança relativamente às tensões materiais limites - RBA [1] Por seu turno, através da aplicação do EC2 [2], foi calculado o fator de segurança (FS) de cada uma das vigas, através da Eq. (7), apresentando-se na Tabela 2 os resultados obtidos. Tabela 2. Momentos atuante/resistente e respetivo fator de segurança de acordo com o EC2 [2] CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas CONCLUSÕES O trabalho descrito no presente artigo permitiu esboçar uma comparação entre o dimensionamento à flexão simples de duas vigas de betão armado, realizado por dois regulamentos, o RBA [1] e o EC2 [2], distintos nas suas características e na época em que foram elaborados. A pertinência do presente artigo está intimamente ligada a uma cada vez maior necessidade de os projetistas conhecerem, com algum detalhe, a regulamentação do passado. A demanda por projetos de reabilitação que impliquem avaliações e/ou modificações estruturais exige um conhecimento da reserva de capacidade das estruturas construídas há algumas décadas. Com estes dados, o projetista será capaz de encontrar soluções mais equilibradas e, consequentemente, mais ajustadas às necessidades de cada intervenção. A análise de duas vigas de betão armado sujeitas à flexão simples através do RBA [1] e do EC2 [2], permitiu quantificar as diferenças entre a aplicação dos dois regulamentos. Como referido ao longo do artigo, os dois regulamentos assentam em princípios de cálculo distintos, quantificando as ações e a resistência dos materiais de forma diferente. Ainda assim, e em face dos valores obtidos para os fatores de segurança, pode considerar-se que uma estrutura dimensionada em conformidade com o RBA [1] seria capaz de cumprir com os requisitos do EC2 [2], se analisada nas mesmas condições. AGRADECIMENTOS Este trabalho foi parcialmente financiado por: Financiamento Base – UIDB/04708/2020 da Unidade de Investigação CONSTRUCT – Instituto de I&D em Estruturas e Construções – financiada por fundos nacionais através da FCT/MCTES (PIDDAC). REFERÊNCIAS [1] Decreto no 25948, Ministério das Obras Públicas, Outubro de 1935, corrigido pelo Decreto no 33021, Regulamento do Betão Armado, Ministério das Obras Públicas, setembro de 1943. [2] Eurocódigo 2: Projecto de estruturas de betão – Parte 1-1: Regras gerais e regras gerais para edifícios (NP EN 1992-11:2010/AC:2012), Comité Europeu de Normalização, março de 2010. [3] Decreto no 4036, Regulamento para o Emprego do Betão Armado, Ministério do Comércio, abril de 1918. [4] Decreto no 47723, Regulamento de Estruturas de Betão Armado, Ministério das Obras Públicas, 20 de maio 1967. [5] Decreto no 44041, Regulamento de Solicitações em Edifícios e Pontes, Ministério das Obras Públicas, novembro de 1961. [6] Decreto-Lei no 349-C/83, Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado, Ministério das Obras Públicas, julho de 1983. [7] Decreto no 235/83, Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes, Ministério da Habitação, Obras Públicas e Transportes, maio de 1983. [8] Eurocódigo 8: Projecto de estruturas para resistência aos sismos – Parte 1: Regras gerais, ações sísmicas e regras para edifícios (NP EN 1998-1:2010), Comité Europeu de Normalização, março de 2010 [9] Sousa, R, Silva, R, Pimentel, M, Moreira, J, Vila Pouca, N (2016). Relatório de caracterização e avaliação estrutural: Proposta de intervenção estrutural, IC-FEUP [10] Arêde, A, Vila Pouca, N, Paupério, N, Silva, R (2016). Relatório OU188-RVT288-A-NG425, IC-FEUP [11] Eurocódigo 0: Bases para o projeto de estruturas (NP EN 1990:2009), Comité Europeu de Normalização, dezembro de 2009 623 624 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Reabilitação de edifício de habitação no centro histórico do Porto: Calibração do modelo de simulação dinâmica com base na monitorização térmica Alexandre Soares dos Reis Unidade de Investigação em Governança, Competitividade e Políticas Públicas (GOVCOPP), Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Petra Vaquero Unidade de Investigação em Governança, Competitividade e Políticas Públicas (GOVCOPP), Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Marta Ferreira Dias Unidade de Investigação em Governança, Competitividade e Políticas Públicas (GOVCOPP), Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Alice Tavares Centro de Investigação em Riscos e Sustentabilidade na Construção (RISCO), Laboratório Associado CICECO – Instituto de Materiais de Aveiro, Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Aníbal Costa Centro de Investigação em Riscos e Sustentabilidade na Construção (RISCO), Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Jorge Fonseca Centro de Investigação em Riscos e Sustentabilidade na Construção (RISCO), Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Pedra & Cal nº 70, versão online em: www.pedraecal.org, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. O Centro Histórico do Porto apresenta uma arquitetura que testemunha várias épocas, nomeadamente, romana, medieval, renascentista, barroca e neoclássica [1]. A responsabilidade de salvaguardar a identidade do Centro Histórico do Porto, reconhecido pela UNESCO, desde 1996, como Património da Humanidade, representa para o Estado Português, um enorme desafio face aos constrangimentos legais motivados por legislação diversa, nomeadamente, a associada à transposição para o direito nacional da diretiva europeia para o desempenho energético dos edifícios, a EPBD [2]. De facto, fazer cumprir os requisitos mínimos do coeficiente de transmissão térmica superficial dos elementos construtivos, conforme está preconizado na transposição da diretiva, pode não ser compatível com uma arquitetura milenar a preservar e, paradoxalmente, poderá ter um impacte muito reduzido no conforto térmico dos ocupantes que os habitam e, regra geral, os utilizam em regime free float, ou seja, sem qualquer tipo de aquecimento ambiente. Por forma a avaliar o impacte no conforto dos ocupantes resultante do isolamento térmico das paredes exteriores foi selecionado um edifício do Centro Histórico do Porto, recentemente reabilitado, tendo o mesmo sido simulado com base num modelo calibrado. O edifício em estudo tem a particularidade de dispor de medições da temperatura interior, em vários compartimentos, em consequência de uma monitorização que está a ser efetuada. Reuniram-se, portanto, as condições ideais para se desenvolver um modelo de simulação dinâmica multizona e, utilizando os dados das temperaturas reais disponíveis, efetuar a calibração do modelo de simulação. O software de simulação utilizado foi o TRNSYS, auxiliado por uma ferramenta de modelação 3D de edifícios, o SKETCHUP. Na Fig. 1, a título exemplificativo, apresentam-se algumas imagens do modelo tridimensional desenvolvido e no qual o edifício foi dividido em 13 zonas de simulação. PALAVRAS-CHAVE: Conforto Térmico; Edifícios Residenciais; Centros Históricos; Reabilitação; Simulação Dinâmica 625 626 T0 (à esquerda) e T2 (à direita) Cortes exemplificativos do zoneamento utilizado Figura 1. Modelo 3D do edifício O edifício, localizado junto à Sé do Porto, na Rua D. Hugo, representa uma tipologia típica do Centro Histórico do Porto, com frente estreita (4,94 m) e uma profundidade de 7,70 m, integrado no meio de um quarteirão, com um piso térreo semienterrado uma vez que a frente confronta com a rua, mas o tardoz possui, aproximadamente, 3 m enterrados. Possui 4 pisos e duas frações de habitação independentes, uma de tipologia T0 e outra de tipologia T2. O sistema construtivo é o tradicional do Porto para a época, com paredes de alvenaria de granito, quer para as fachadas (cerca de 0,60 m de espessura) quer para as paredes meeiras (cerca de 0,30 m de espessura) sendo estas comuns aos edifícios contíguos. A cobertura e os pavimentos eram de madeira. Os vãos envidraçados eram de madeira com vidro simples, com portadas de madeira pelo interior em alguns vãos. A intervenção de reabilitação teve como princípio orientador a preservação de todos os elementos arquitetónico-construtivos originais do edifício e um compromisso de equilíbrio em relação às melhorias do conforto térmico interior com a menor intrusividade possível. Neste sentido, apenas foi isolada a cobertura, com 12 cm de aglomerado negro de cortiça expandida, não tendo sido aplicado qualquer isolamento térmico nas paredes exteriores uma vez que, pelo exterior iria interferir na demarcação existente das orlas em granito dos vãos e pelo interior comprometeria a inércia térmica. Os vãos envidraçados da fachada principal foram reabilitados, mantendo-se a madeira e o vidro simples. Face ao elevado estado de degradação dos vãos envidraçados da fachada tardoz, os mesmos foram substituídos por uma nova caixilharia de madeira com vidro duplo. Os vãos envidraçados representam 17% (vidro simples) e 7% (vidro duplo) da área total correspondente à envolvente vertical exterior. Com base na informação recolhida e depois de construído o modelo de simulação, definiram-se os critérios de aceitação recorrendo-se a duas instituições de referência, a American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), através da Guideline 14-2014 [3] e a Efficiency Valuation Organization (EVO) com o documento Concepts and Options for Determining Energy and Water Savings, Volume I do International Performance Measurement and Verification Protocol (IPMVP) [4]. Constata-se, após análise dos resultados da simulação, que os valores obtidos para os índices utilizados na análise de incerteza apresentam valores satisfatórios. Os valores de NMBE e de CV(RMSE) encontram-se dentro dos limites propostos pela ASHRAE e pelo IPMVP, exceto, a Sala Frente (T0), na qual o NMBE excede, em alguns pontos percentuais, o intervalo de ± 5% proposto pelo IPMVP, cumprindo o intervalo de ± 10% proposto pela ASHRAE. No caso do coeficiente de determinação, R2, não se trata de um valor prescritivo, mas apenas de uma recomendação, coincidente em termos de valores, na ASHRAE e IPMVP, que aconselham R2 > 75%. Apenas um dos compartimentos apresenta um valor inferior, no entanto, bastante próximo (71%), pelo que se considerou que o modelo se encontrava calibrado. Com o modelo calibrado procedeu-se, então, a uma análise do impacte da aplicação de isolamento térmico nas paredes exteriores, que representam 17% da área total da envolvente, no conforto térmico dos ocupantes. A primeira simulação realizada teve em conta o edifício ocupado, respeitando as soluções construtivas atuais e em regime free float. A segunda e a terceira simulação foram em tudo semelhantes à primeira, mas admitindo a aplicação, pelo interior das paredes exteriores, de 2 cm e 8 cm de CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas aglomerado negro de cortiça expandida, barreira pára-vapor e gesso cartonado com 1,3 cm. A solução com 2 cm de isolamento está de acordo com o previsto no Decreto-Lei n.º 95/2019 [5], a legislação mais recente no âmbito da reabilitação de edifícios residenciais. A terceira simulação, onde se prevê a aplicação de 8 cm de isolamento, teve por base o Decreto-Lei n.º 118/2013 [6]. Os resultados sugerem que o isolamento das paredes exteriores tem um impacte reduzido nas temperaturas interiores dos compartimentos principais, durante o seu período de ocupação. Foi possível constatar que a colocação de isolamento, pelo interior das paredes exteriores do edifício, reduz o número de horas com temperaturas mais baixas e aumenta as horas com temperaturas mais altas. No entanto, constata-se que a alteração não é significativa, mesmo aumentando a espessura do isolamento de 2 cm para 8 cm. Para o escalão de temperaturas inferiores a 16 °C, constatou-se uma diminuição entre 11% e 14% e entre 17% e 24%, respetivamente na segunda e terceira simulações quando comparadas com a primeira. Em contrapartida, a colocação de isolamento pelo lado interior das paredes exteriores provoca o sobreaquecimento dos espaços nos meses de verão uma vez que para a gama de temperaturas superiores a 27 °C verificaram-se aumentos entre 19% e 36% e entre 30% e 61%, relativamente à situação sem isolamento, para os isolamentos de 2 cm e 8 cm, respetivamente. A responsabilidade por parte do Estado Português de salvaguardar a identidade dos Centros Históricos, ou dos edifícios antigos mesmo que não classificados, não deveria estar tão condicionada pelas exigências regulamentares em termos da eficiência energética uma vez que, em regime de free-float, a aplicação de isolamento térmico em paredes exteriores tem um impacte reduzido nas temperaturas interiores dos espaços e, por consequência, no conforto térmico dos ocupantes, sendo um investimento com impacte negativo na preservação da autenticidade do Património edificado. AGRADECIMENTOS A autora Alice Tavares agradece o apoio financeiro através de bolsa de Pós-doutoramento à FCT, ao MCTES, ao FSE através do Programa Operacional Regional Centro e à UE, bem como ao CICECO e ao RISCO da Universidade de Aveiro. Este trabalho foi apoiado pela Unidade de Investigação em Governança, Competitividade e Políticas Públicas (projeto POCI-01-0145-FEDER-008540), financiada pelos fundos FEDER, através do COMPETE2020 - Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI) – e por fundos nacionais através da FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia. REFERÊNCIAS [1] Direção Geral do Património Cultural, «DGPC | Centro Histórico do Porto, Ponte Luiz I e Mosteiro da Serra do Pilar». http://www.patrimoniocultural.gov.pt/pt/patrimonio/patrimonio-mundial/portugal/centro-historico-do-porto/ (acedido Abr. 11, 2021). [2] Parlamento Europeu e Conselho da União Europeia, «Diretiva (UE) 2018/844», 2018. https://eur-lex.europa.eu/eli/ dir/2018/844/oj?locale=pt (acedido Abr. 08, 2021). [3] D. R. Landsberg, J. A. Shonder, K. A. Barker, C. R. L. Hall, e D. T. Reindl, «ASHRAE Guideline 14-2014». 2014. [4] International Performance Measurement and Verification Protocol (IPMVP), «Concepts and Options for Determining Energy and Water Savings, Volume I». 2002. [5] Presidência do Conselho de Ministros, «Decreto-Lei 95/2019, 2019-07-18», Diário da República Eletrónico, Jul. 18, 2019. https://dre.pt/home/-/dre/123279819/details/maximized (acedido Fev. 07, 2021). [6] Assembleia da República, «Lei 52/2018, 2018-08-20», Diário da República Eletrónico, Ago. 20, 2018. https://dre.pt/ pesquisa/-/search/116108098/details/maximized (acedido Fev. 07, 2021). 627 628 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Subcobertura de alto desempenho em telhado histórico no Antigo Asilo Barão do Amparo em Vassouras/RJ Thiago Thuler Barbeito Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] Janaína Rombaldi Genaro Fundação Getúlio Vargas, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] Eduardo Linhares Qualharini Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] RESUMO Localizado no coração da cidade de Vassouras/RJ, o casarão do antigo Asilo Barão do Amparo ajuda a compo trechos importantes da história da região. Contudo, esta importante obra encontrava-se em estado decadente. Em situação de abandono, a construção chegou a sofrer um grave incêndio, padecendo principalmente com as intempéries e o ataque de cupins. Tal bem, que pertence a um contexto arquitetônico tombado, está sendo resgatado, com uma nova de utilização para o local. No intuito de recuperar a construção, proteger o edifício e adequar ao novo uso, um dos estudos de intervenção desenvolvidos foi para uma subcobertura de proteção. Assim, é apresentando o “passo a passo” entre o surgimento de ideia e a sua materialização neste artigo, que descreve a trajetória do projeto, passando por diversas etapas, imprevistos e superações de expectativas, o que resultou em uma subcobertura de alto desempenho, que indica o objeto base deste estudo de caso, ao propor metodologias e conceitos de intervenção, conciliados em um patrimônio histórico. PALAVRAS-CHAVE: Subcobertura em telhado; Restauração; Patrimônio Histórico Vassouras 629 630 1 INTRODUÇÃO Após anos de abandono, o importante Edifício Histórico do Antigo Asilo Barão do Amparo (século XIX) localizado no coração do centro histórico da cidade de Vassouras – RJ, ao lado da imponente Igreja Matriz de Nossa Senhora da Conceição, passa por um cuidadoso trabalho de Restauração e Reabilitação para se tornar o futuro Museu Vila de Vassouras. Para coroar tal obra, protegendo o bem histórico, seus usuários e acervos diversos com valiosas obras de arte, foi desenvolvida uma solução técnica para uma subcobertura de alto desempenho. O objetivo deste novo recurso desenvolvido é garantir a estanqueidade do telhado contra vazamentos, alinhado com conforto térmico e acústico. Contudo, a complexidade de intervir em um telhado, de um edifício histórico, pertencente a um contexto arquitetônico e urbanístico tombado pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (IPHAN) é elevada. Sua volumetria “original” não pode sofrer grandes alterações e as possíveis intervenções devem estar em harmonia com o entorno. 2 BREVE HISTÓRICO DO EDIFÍCIO Margeando o Rio Paraíba do Sul, localizado no coração do Vale do Café, o edifício objeto deste estudo foi construído durante o apogeu da economia cafeeira no Brasil. Em meados do século XIX, o país era governado pelo Imperador D. Pedro II e a região do Vale do Paraíba se desenvolvia abundantemente por conta da produção de café. A Vila de Vassouras (atual cidade de Vassouras/RJ), ficou conhecida como a “Terra dos Barões”. [1] Uma personalidade da época, Pedro Correia e Castro, era um grande fazendeiro e político da região. Durante a visita de D. Pedro II a Vassouras em fevereiro de 1848, Pedro Correia fazia parte da comissão de recepção e se prontificou a hospedar o Imperador em uma de suas casas, localizada no centro da Vila. Como retribuição a cortesia oferecida a D. Pedro, Pedro Correia recebeu o título de Barão do Tinguá. Contente com a nova nomeação, o então Barão do Tinguá, decidiu fazer um grande investimento no local: a construção de uma Santa Casa de Misericórdia. Segundo relatos e registros em documentos da época, tal obra tinha fins essencialmente filantrópicos. A construção teve início em 1848 e foi concluída em 1853. Após décadas como Santa Casa de Misericórdia e Hospital Nossa Senhora da Conceição, o edifício teve seu uso novamente alterado para Asilo Barão do Amparo, onde funcionou como tal até a primeira década do século XIX. Em 2007 o edifício foi interditado por conta de sua estrutura estar seriamente comprometida. Posteriormente sofreu um grande incêndio agravando ainda a integridade da construção. 3 CARACTERÍSTICAS E PATOLOGIAS O casarão do antigo Asilo Barão do Amparo, como atualmente é conhecido, refletia consideravelmente os padrões e métodos construtivos da época. Situado em um terreno em declive e composto por dois andares abitáveis, o Casarão foi construído sobre uma fundação de baldrame em pedras de mão. O pavimento inferior que embasa o edifício, extremamente é constituído por paredes estruturais em alvenaria de pedra. No pavimento superior, ao rés da praça, as paredes externas foram construídas em adobe (tijolo maciço formado por uma mistura de barro, fibras vegetais e esterco). As paredes que formavam os ambientes internos eram de pau-a-pique (uma trama de madeiras roliças preenchidas com barro). A estrutura do piso executado entre os dois pavimentos, era composta por barrotes maciços de madeira e sobre eles fixadas tábuas corridas também em madeira. Coberto por telhas cerâmicas capa e canal, o telhado era estruturado por tesouras, terças, caibros e ripas (tudo em madeira). Como podia-se constatar, a quantidade de elementos em madeira nesta edificação era abundante, com um problema crônico de cupins de solo. Tal praga é capaz de levar a ruína diversas estruturas e com o casarão não estava sendo diferente, pois a manutenção do edifício foi precária durante todo o seu período em atividade, mesmo com diversas intervenções executadas, muitas destas inadequadas a proliferação descontrolada de insetos xilófagos (cupins). Conforme já comentado anteriormente, o casarão sofreu um grande incêndio na primeira década do século XXI. Tal ocorrência destruiu parcialmente o telhado, paredes e estruturas internas de madeira. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Após esse fato, este edifício histórico de grande representatividade, sofreu o abandono. 4 NOVA PROPOSTA DE USO Após anos de abandono, ações públicas e uma longa negociação, o imóvel centenário foi comprado através da iniciativa privada pelo Instituto Vassouras Cultural (IVC). Com uma nova proposta para uso, o objetivo do Instituto é transformar o antigo asilo em um museu contemporâneo, oferecendo diversos tipos de programas. A proposta será de criar salas de exposições versáteis, espaços multiuso, ambientes flexíveis e auditório, entre outros atrativos. Os idealizadores do Museu Vila de Vassouras pretendem nestes programas contar a história da região e as suas personalidades, recebendo exposições itinerantes e com isto estimular visitas escolares disponibilizando material didático interativo , além de preparar os ambientes para receber grandes obras de arte de renomados artistas contemporâneos. 5 INTERVENÇÃO EM PATRIMÔNIO CENTENÁRIO Ressaltando a relevância histórica do bem, vale lembrar que a própria metodologia construtiva original do edifício é um limitador. O imóvel pertence a um contexto arquitetônico e urbanístico histórico tombado pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (IPHAN). Ou seja, sua volumetria externa deverá seguir ao máximo a linguagem arquitetônica original. As possíveis intervenções não devem comprometer a leitura do conjunto arquitetônico e seu entorno.[2] 6 IMPORTÂNCIA DE O EDIFÍCIO SER ESTANQUE, COM UM BOM DESEMPENHO TÉRMICO E ACÚSTICO O princípio mais nobre das construções em geral é abrigar e proteger as pessoas. Logo após proteger coisas e a si própria (construção). Com o futuro Museu não é diferente. Com o foco no conforto para os futuros usuários, conservação das obras de arte e do patrimônio como um todo, foi desenvolvido um estudo complexo para o telhado do cassarão. Originalmente, as paredes estruturais do bem em questão são de alvenaria de pedras e adobe. Ambas revestidas com argamassa de cal e areia. Os beirais escoam as águas da chuva diretamente para o entorno imediato (não possui calhas ou coletores no prédio do antigo asilo). Sendo assim, caso ocorra algum mau funcionamento do telhado e ele não proteja ou evite o contato direto da água com as paredes estruturais, essas (paredes) podem perder as suas características físicas e desenvolver diversas patologias construtivas e ao se tratar de um museu, outra grande questão é a proteção das obras de arte que ali estarão expostas. Prevendo uma grande diversidade de atividades para o futuro empreendimento, outro fator importante é o conforto acústico. Reduzir a interferência de sons externos indesejados se faz necessário no programa, pois poderão ocorrer palestras, apresentações musicais, interatividade audiovisual etc. 7 CONCEITO DA SUBCOBERTURA A definição mais “popular” para uma subcobertura é que se refere ao setor ou elemento que aparece logo abaixo do telhado. Esta tem como objetivo criar uma barreira física para entrada de água (evitando goteiras) e na redução da transferência de calor para o interior da edificação. O conceito almejado para a subcobertura do futuro museu era alinhar a barreira contra vazamentos e redução de transferência de calor somado com a possibilidade de tratamento acústico elevando o desempenho do isolamento térmico, que normalmente são em mantas aluminizadas ou chapas metálicas. Assim, para garantir a estanqueidade contra vazamentos, um dos pré-requisitos foi que a subcobertura deveria funcionar independentemente da cobertura formada pelas telhas cerâmicas. E também deveria suportar o peso de uma pessoa para possíveis visitas de manutenção no telhado. Outra definição extremamente importante para a integridade do bem foi a troca de todo o madeiramento de telhado por uma estrutura metálica. A presença de insetos xilófagos (cupins) no local é constante. Por esse motivo, foi decidido que deveria ser retirado o máximo do madeiramento existente na estrutura da casa, substituindo-o por estruturas metálicas. 631 632 Inicialmente, para atender tais demandas, no projeto foi adotado um material de linha industrial, não comum em obras de restauração. Uma telha termoisolantes ou popularmente conhecida como “telha sanduiche”. Normalmente estas telhas ou painéis são fabricados em duas chapas metálicas preenchidas por isopor, EPS, Poliuretano (PUR) ou Poliisocianurato (PIR). 8 IMPREVISTO, ADEQUAÇÃO E EVOLUÇÃO No projeto inicial a telha termoisolante adotada foi a de Poliuretano (PUR), porém logo após foi alterado para Poliisocianurato (PIR) por se tratar de um material de combustão autoextinguível. Outra grande questão que surgiu durante o desenvolvimento do projeto foi: não existindo sistemas de calhas no edifício, como escoar a água da subcobertura em caso de possíveis vazamentos do telhado cerâmico (?). Para alcançar uma resposta, tendo em vista as possibilidades de evolução e inovação do projeto, foi criado uma espécie de laboratório dentro da obra, com o desenvolvimento de protótipos em escala 1/1 para trechos do telhado, visando a fundamental definição executiva do projeto final da subcobertura. 9 PROTÓTIPOS COMO FERRAMENTA DE PROJETO A prática do desenvolvimento de protótipos em escala 1/1 está cada vez mais presente no campo da restauração e diversos órgãos de patrimônio estimulam ou exigem modelos em tamanho real antes de deliberar suas aprovações. Ao executar previamente uma seção de algum tipo de serviço, são antecipadas diversas questões, como: viabilidades; compatibilidades de materiais; métodos executivos; arremates e acabamentos; funcionalidade. Além de elucidar estas questões, a dinâmica de “colocar a ideia na prática” junto com os trabalhadores que executarão fisicamente o serviço final é muito enriquecedora, pois diversas questões operacionais são elucidadasn e o processo de evolução / execução se torna cada vez mais didático. Durante a obra da cobertura do futuro Museu, foram desenvolvidos diversos protótipos em escala 1/1 até chegar na solução adotada. Conforme exemplificado na figura 1, a cada protótipo elaborado possibilitava a visualização da materialidade projetada, avaliações das funcionalidades e novas possibilidades de materiais. Figura 1. Protótipo em escala real. 10 PROJETO & EXECUÇÃO Os conceitos finais testados para a subcobertura foram: proteção com alta eficiência e durabilidade contra possíveis vazamentos do telhado cerâmico; substituição dos componentes de madeira do telhado convencional por elementos metálicos; aumento de capacidade de isolamento térmico e acústico; utilização de materiais de baixa dissipação do fogo (ou incombustíveis) e a não produção excessiva de gazes tóxicos; intervenção arquitetônica, controlada e em harmonia com a volumetria original do edifício e com entorno e ações de proteção contra vazamentos. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Para garantir a estanqueidade conta possíveis vazamentos do telhado cerâmico, foi idealizado um (sub) telhado metálico, fig. 2, que funciona como uma espécie de backup do telhado principal, sendo capaz de trabalhar, com eficácia, independentemente da cobertura superior ceramica (capa e bica). Figura 2. (sub)telhado metálico, ao qual foram recolocadas as telhas ceramicas. Atualmente no mercado brasileiro, existe uma boa demanda de ofertas em telhas metálicas de linha industrial, com diversos tipos, formatos e espessuras. Para adequar ao projeto, foram mesclados produtos de catálogo com peças fabricadas sob encomenda. A telha metálica adotada para a subcobertura foi a no formato trapezoidal, com 8mm de espessura e pintada de branco para aumentar a eficiência energética, Modelo MBP 40/980 . Elementos da estrutura metálica [3] como; cumeeiras, espigões, rincões, rufos e pingadeiras, para se adaptarem ao projeto, tiveram que ter um desenho exclusivo e fabricação sob encomenda, figura 3. Figura 3. Perspectiva do sistema de cumeeiras. Se tratando de grandes vãos, cargas de vento, pressão e um peso razoavelmente considerável, a correta fixação das telhas metálicas foi através de parafusos estruturais. Visando evitar qualquer tipo de vazamento através dos pontos de fixação, empregou-se materiais e procedimentos especiais indicados na figura 4 como: Fixação de telhas somente na onda alta (a); Calços em polietileno para enrijecimento da fixação (a); parafuso auto brocante com sistema de vedação em borracha (b). 633 634 Figura 4. Calço e parafuso para fixação. 10.1 Madeira X Metal Com o objetivo de reduzir ao máximo a presença de cupins dentro do museu, principalmente em elementos estruturais como o telhado, toda a estrutura para cobertura (tesouras, terças e até ripas) foram reprojetada com aço. (ver figuras 5 e 6). Figura 5. (sub)cobertura com ripas metálicas e telhas ceramicas. Figura 6. detalhe da ripa metálica. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 10.2 “Sanduiche” termoacústico multifunções No auge do verão no estado do Rio de Janeiro, a superfície inferior de uma telha cerâmica pode se aproximar dos 50°C. No caso do telhado do antigo asilo, medindo aproximadamente 800m² e com insolação constante, a carga energética (calor) transmitida para dentro do edifício é bem relevante e mesmo após o anoitecer é perceptível o calor irradiado do telhado, durante algum tempo. Conforme descrito anteriormente, por se tratar de um futuro espaço cultural, onde estão previstas exposições de diferentes tipologias de arte, apresentações, atrações multimídias, palestras, entre outras, o conforto térmico e acústico é de extrema relevância. Para propiciar um melhor conforto dos usuários e criar uma “atmosfera” adequada de conservação das obras e do próprio museu, o telhado assume um papel fundamental neste projeto, daí a opção de se usar a lã de rocha, que se apresentou a mais tecnicamente viável e tem os seguintes benefícios: material incombustível; baixa condutividade térmica; reduz a propagação do som. (fig. 7) Para estruturar a fixação da lã de rocha e não a deixar exposta, foi adotado um sistema semelhante aos utilizados em paredes de gesso acartonado, com montante + placas. Assim, para esse “sanduiche” de proteção termoacústica, foram selecionadas duas tipologias de placas (gesso acartonado): resistente a umidade (RU) - também conhecida como “chapa verde”, contém na massa de gesso elementos hidrofugantes, que repelem a água. Protege contra respingos, escorrimento de água e contra vapor d´água condensado. [3]; resistente ao fogo (RF) – conhecida como “chapa rosa” (fig.8), tem nasua composição vermiculita e fibra de vidro, que retardam a propagação das chamas, aumentando a sua resistência ao fogo. [4] Figura 7. Seção típica da subcobertura e seu corte AA Figura 8. Camadas da subcobertura 635 636 10.3 Adequação ao patrimônio histórico – Inovação Telhados de capa e bica, popularmente conhecidos como “colonial”, comumente despejam suas águas de chuva diretamente nos terrenos, calçadas, passeios, servidões ou ruas, através do beiral (não possuindo sistemas complexos de coleta). Entretanto, as subcoberturas escoariam suas águas em sistemas de calhas ou sobre o mesmo local de desague da última fiada do beiral. Quando a telha metálica trapezoidal foi adotada como solução para a subcobertura, ela de fato começou a desempenhar e substituir a função do caibro nesta função, porém a sua considerável altura, formato e material que poderiam destoariam da linguagem arquitetônica original, e no objetivo de harmonizar a necessidade funcional de escoamento das possíveis águas da subcobertura com o contexto arquitetônico histórico, desenvolveu-se uma espécie de “sub-calha” embutida sobre a cimalha, porém de forma recuada de seu alinhamento. Segue na figura 9 o detalhamento da seção típica do beiral. Impermeabilizada internamente, a sub-calha desagua através de um sistema de mini-buzinotes (drenos) e de forma discreta a intervenção vem a ser funcional, na sua forma mimetizada no conjunto das fachadas e telhado. Figura 9. Detalhe do protótipo e seção típica do beiral Figura 10. Representação do fluxo de água no protótipo e corte esquemático do fluxo da água em caso de telha cerâmica quebrada 10.4 Sistema de mini-buzinotes como sinalizador Além de drenar a água de possíveis vazamentos do telhado cerâmico, outra vantagem do sistema de buzinotes é a sinalização de que alguma telha está quebrada ou mal encaixada. Pois, após uma eventual chuva, havendo alguma marca vertical de água escorrida pela superfície curva da cimalha, rhá indicação que naquele alinhamento existe alguma patologia de funcionamento do telhado cerâmico, conforme demonstrado na figura 11 ( lateral e vista). CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 11. Marca de escorrimento de água na superfície da cimalha e a telha quebrada CONCLUSÕES Através do patrimônio cultural edificado, podemos conhecer e resgatar a memória de uma civilização. Recuperar, restaurar e preservar um bem histórico, permite que novas gerações tenham a contato com parte sólida de sua própria história. Descrevendo a trajetória de uma linha de raciocínio, este estudo de caso apresenta como diversos fatores podem influenciar no resultado de um projeto. Visando solucionar uma necessidade projetual, utilizando protótipos como ferramenta de análise e criação, recorrendo a sabedoria e experiencia dos colaboradores operacionais, estudando diferentes tipos de materiais e aprendendo com os imprevistos, o projeto pode alcançar resultados inovadores de intervenção em um telhado histórico com uma subcobertura de alto desempenho. REFERÊNCIAS [1] MENDES, Chico; VERÍSSIMO, Chico e BITTAR, William. Arquitetura no Brasil de Dom João VI a Deodoro. Rio de Janeiro: Imperial Novo Milênio, 2010. [2] IPHAN – Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional. Manual de conservação de telhados. Rio de Janeiro, 1999. [3] MBP - Metalúrgica Barra do Piraí, Catálogo Geral. Disponível em: <http://www.mbp.com.br/downloads>. Acesso em: 04 out. 2020. [4] KNAUF Drywall, Knauf Ficha Técnica: Chapa Knauf resistente à umidade – RU. Disponível em: <https://knauf.com.br/ produtos/drywall-resistente-ao-fogo-ru/>. Acesso em: 06 jun. 2019. [5] KNAUF Drywall, Knauf Ficha Técnica: Chapa Knauf resistente ao fogo – RF. Disponível em: <https://knauf.com.br/ produtos/drywall-resistente-ao-fogo-rf/>. Acesso em: 06 jun. 2019. 637 638 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas A Reabilitação Predial no contexto das Smart Buildings Luiz Henrique Costa Oscar Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] Maiane Ramos da Silva Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] Eduardo Linhares Qualharini Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] RESUMO A construção civil é um importante setor para a economia do país e tem contribuição decisiva para a geração de empregos formais. Uma das áreas da construção civil que apresenta maior tendência de crescimento no país é a de reabilitação predial. O homem desde a Segunda Guerra Mundial vem migrando para centros urbanos e tem como objetivo os principais alicerces para a manutenção de sua vida, quais sejam o emprego, a moradia, a saúde, o lazer e a cultura, atributos até então não disponíveis no meio rural. Reabilitar o patrimônio edificado está alinhado com a busca do ser humano pelos alicerces citados e no presente, torná-lo contemporâneo se traduz em incorporar iniciativas smart, premiando o resgate do ciclo de vida, a sustentabilidade, a cultura do bem e sua eficiência. Neste levantamento buscou-se caracterizar que as atividades de reabilitação, no Brasil, e particularmente no Rio de Janeiro, que ainda são iniciais e embrionárias, assim os conceitos e premissas que caracterizam os termos que compõem os processos de reabilitação precisam de propostas de ações típicas de smart buildings que poderiam ser conferidos as construções antigas, com previsões para adoção de novas tecnologias na integração com seu entorno e melhorando os consumos energéticos e hídricos, bem como a sua adequação às novas necessidades de seus usuários. PALAVRAS-CHAVE: Reabilitação; Patrimônio Edificado; Smart Building 639 640 1 INTRODUÇÃO A construção civil é um dos setores mais importantes para a economia do país, onde no período de 2011 a 2013 respondeu por 4,9% do PIB, principal indicador de desenvolvimento e capacidade de produção. Adicionalmente, este setor é caracterizado como a atividade produtiva da construção que envolve a instalação, reparação, equipamentos e edificações [1], contemplando ainda atividades de preparação do terreno, obras civis, materiais e equipamentos necessários a fase de operação dos imóveis, as ações para novas construções, grandes reformas, restaurações do patrimônio edificado e manutenções correntes [2]. Segundo a FIRJAN [3], esta segmentação da indústria é composta por serviços especializados para a construção, seus fornecedores e obras de infraestrutura, que somadas contribuíram para geração de 20% dos empregos em 2013. Dentro deste cenário, Qualharini [4] indica que uma das áreas da construção civil que apresenta maior tendência de crescimento no país é a de reabilitação predial. Na década de 1970 a população urbana era de 1,3 bilhões de pessoas, estimativas indicaram que em 2030 esta população se tornaria 4,9 bilhões de pessoas, o que representa um aumento de 3,8 vezes nos últimos sessenta anos, indicando ainda que nos países em desenvolvimento esta concentração seria de 80% em conurbações urbanas. 2 REABILITAÇÃO PREDIAL A reabilitação urbana emprega o conhecimento da técnica construtiva, o conjunto de possibilidades para adoção de novos materiais de execução, o estudo da cultura construtiva local e a sua inserção na malha urbana existente. Assim, indica a análise da opção mais adequada para a intervenção no bem edificado. Além disso, parte da premissa que a intervenção pode promover novos usos e consequente requalificação de áreas ora devolutas. No contexto brasileiro, a construção civil é reconhecida por ser uma indústria que entrega ao meio urbano impactos ambientais, que poderiam ser mitigados com a adoção de estudos específicos em reabilitação, contribuindo para o resgate do bem edificado em prol de seu descarte. A renovação do patrimônio edificado pode ser considerada uma atividade intensiva e detalhada, pois exige conhecimento e experiência em técnicas construtivas da época de sua construção. Em contrapartida, provoca avanços nas técnicas construtivas sustentáveis, que possam se adaptar ao antigo cenário. Figura 1 - Contexto da construção civil associado à reabilitação urbana. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Ao explorarmos este contexto, apresentado na figura 1, há o entendimento de que a requalificação e a revitalização do espaço urbano sofrem influência de intervenções realizadas em edifícios. Estas, aumentam a percepção da população quanto a melhoria das condições da região, ao passo que construções ora obsoletas uma vez recuperadas, trazem consigo oportunidades para valorização de seu entorno. Ainda neste contexto, a tabela 1 contribui com a caracterização dos tipos de intervenções para reabilitação. Tabela 1. Caracterização dos termos que compõem o processo de Reabilitação. A requalificação e revitalização de áreas urbanas também tem função social, pois incrementam soluções para cumprir a demanda da produção habitacional. Para tal, é necessário o atendimento de complexas exigências como: elaboração de projetos em edifícios reabilitados com a preocupação com o seu entorno; observância de requisitos tecnológicos para intervenções em edifícios reabilitados; indicação da logística de produção da habitação em prédios reabilitados, que segue uma dinâmica diferente de construções novas. Essas exigências requerem informações, fazendo do processo de reabilitação um processo inovador que necessita ser avaliado como uma contribuição sustentável à indústria da construção. Embora com bons indicadores, a construção civil tem desafios a superar, como a falta de trabalhadores qualificados, as barreiras para disseminação de novas soluções, a falta de incentivos ao uso de materiais biotecnológicos e ao uso de tecnologias alternativas na gestão do empreendimento. Para contribuir com o entendimento do contexto, nas seções a seguir são apontadas questões intrínsecas que influenciam decisões quanto à intervir no patrimônio edificado. 2.1 Baixo estoque de terrenos disponíveis. Nos grandes centros urbanos onde há baixo estoque de terrenos disponíveis para uma nova construção, a reabilitação predial se apresenta como uma alternativa que possibilita não somente impactos econômicos, mas também sociais e ambientais, se enquadrando em premissas sustentáveis, que serão tratadas ao longo desta publicação. Segundo Rolnik [5] a prática de expansão urbana baseada na construção nova em detrimento da recuperação do estoque imobiliário construído fez com que a mancha urbana se estendesse em direção às periferias, tanto para o assentamento da população de baixa renda, quanto em direção às novas áreas 641 642 de expansão imobiliária para abrigar setores de alta renda. Outro aspecto versa sobre a necessidade de habitação de classes trabalhadoras. Foco de parte de debates arquitetônicos e urbanísticos desde o século XIX, que no século seguinte delineou as linhas gerais daquilo que veio a ser denominado Movimento Moderno em Arquitetura, essa necessidade de habitação definiu as bases sobre as quais se estruturaram as cidades modernas, com seu dogmatismo acerca da separação das funções da cidade: habitar, circular, trabalhar e divertir-se (nas horas livres) [6]. Dentro destes aspectos, a relevância da requalificação de espaços urbanos transpõe as dificuldades quanto ao baixo estoque de terrenos disponíveis, pois há o incremento de possibilidades de cumprir com a promoção das funções da cidade ao proprietário do bem edificado. 2.2 Idade elevada e obsolescência das edificações Como segunda questão desta publicação, a idade de uma construção pode ser classificada em fases intermediárias entre o início e o fim de um empreendimento. É comum dividir um projeto em viabilidade, desenvolvimento, implantação e operação [7]. Como adendo a esta classificação, a vida útil de projeto (VUP), segundo a ABNT [8], é o período estimado de tempo em que um sistema é projetado para atender aos requisitos de desempenho, desde que o programa de manutenção seja cumprido. Qualharini [4] reforça que a vida útil das edificações é de aproximadamente 80 anos, sendo importante considerar que existe a tendência de aumento no estoque de imóveis passíveis de intervenção, ao passo que aumentam os casos de ausência de cuidados permanentes nas edificações. Assim, as jovens cidades brasileiras enfrentam hoje o que metrópoles européias já vivenciaram em um passado recente: uma realidade de degradação estabelecida pelo processo natural de envelhecimento agravada pela ausência de manutenção preventiva. A partir de estudo que vem sendo atualizado desde o ano 2000, um estudo do Instituto Pereira Passos apurou em 2019 que 39% das edificações da cidade do Rio de Janeiro possuíam de 0 a 20 anos, resultando em um estoque de 61% de imóveis com idades já passíveis de intervenção [9], como indicado na figura 2. No caso específico da cidade do Rio de Janeiro, com 455 anos, tem em sua composição imóveis cerca de 1.800.000 construções e destas cerca de 500.000 com mais de sessenta anos de idade que demandam manutenção, adequação e intervenções modernas para torná-las contemporâneas e ainda, 30% estão em estados avançados de degradação. Este quadro conduziria à necessidade de intervir em 100.000 imóveis ao ano durante 10 anos para se cumprir com a demanda de recuperação. Figura 2 - Imóveis prediais por faixa de idade na cidade do Rio de Janeiro. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.3 Sustentabilidade da Reabilitação Predial. A sustentabilidade na construção civil propõe a mitigação de impactos ambientais, pois atua em todas as fases da vida útil de projeto, sejam elas: projeto, atividade da construção, uso e operação, e, finalmente, ações de manutenção e recuperação do bem construído. A adoção de práticas sustentáveis é uma necessidade em âmbito global, porém para seu alcance na construção civil necessita de estudos específicos [10]. Vale [11] indica que a reabilitação das edificações pode incorporar parâmetros para a sustentabilidade, levando a um ganho incremental nos projetos em que ações são realizadas de modo a encontrar sinergia com os valores ambientais existentes na sociedade atual e ainda, evitar o descarte de um patrimônio, sendo este reaproveitado, ampliado e melhorado. Reforçando este ponto, a reabilitação contribui com deixar de criar toneladas de resíduos, tanto no descarte do antigo, quanto quando da construção de uma nova edificação [12]. O espaço recuperado pode se tornar mais eficiente sob os pontos de vista hídrico, energético e de sistemas, pela oportunidade da adoção de equipamentos contemporâneos que geram economia com custos de operação. Outro aspecto, apresentado por Cianciardi [14], afirma que parâmetros sustentáveis para o cenário da construção não almejam apenas o resguardo de direitos do ecossistema, mas buscam a construção de um edifício saudável, que propicie proteção, conforto e salubridade ao ser humano e seus usuários. Dessa forma é importante ressaltar que algumas das exigências do mercado sustentável incluem, segundo Correia [11], a capacidade de reconhecer e desafiar as barreiras no conhecimento de novos produtos e ofertar tecnologias alternativas, o trabalho com equipes multidisciplinares na direção da sustentabilidade, o uso de processos que visem à eficiência orgânica dos empreendimentos e os estudos específicos sobre práticas construtivas adotadas quando da construção do bem à intervir. Estas exigências indicam que práticas sustentáveis são preponderantes para incrementar as atividades de reabilitação urbana. 2.4 Custo das obras de Reabilitação (Prédio novo x Reabilitação). Baseando-se em uma análise econômica, Cantanhede [13] afirmou que o custo unitário básico é um índice, criado em função da Lei n° 4.591 (BRASIL, 1964), que definiu os critérios e normas para cálculo de custos unitários de construção pelos Sindicatos das Indústrias da Construção Civil (SINDUSCON). Com a publicação da Norma Brasileira NB 140 (1965), definiu-se como metodologia de cálculo para projetos-padrão de prédios habitacionais. A finalidade deste índice é auxiliar na avaliação dos custos de incorporação antes do lançamento de empreendimentos, facilitando estimativas quando da ausência dos projetos consolidados ou em fases iniciais de concepção onde existem poucas informações sobre o empreendimento. A partir desse índice médio, divulgado mensalmente em cada região do país, é possível estimar o custo de construção de uma obra nova, ou seja, partindo do terreno limpo e observando os condicionantes presentes nos parâmetros de cálculo. Apesar da existência do CUB para estimativa de uma nova construção, não existe metodologia para estimar o custo das diversas facetas das obras de reabilitação. Dessa forma, a alternativa para tal está pautada em estudos sobre a comparação entre o custo de novas construções e os custos de obras de reabilitação, guardando critérios que permitiram compará-los. Assim, Torres [16] diz que em Portugal, embora a indústria da construção esteja na atualidade redirecionada para projetos de reabilitação, ainda não existem “bases de dados” disponíveis e preços comparáveis de região para região. No intuito de resolver essa questão, o autor definiu os critérios de intervenção nos projetos de reabilitação. Através destas informações, obteve uma forma de parametrização do processo construtivo para empreendimentos de reabilitação e de novas construções, observando custos associados para cada realidade. Para tal, o autor recorreu a cinco estudos de caso na cidade da Covilhã de maneira a verificar o custo global de uma intervenção de reabilitação em edifícios habitacionais comparando sempre com a possível nova construção do mesmo partido, permitindo a conclusão sobre o que seria mais adequado. A determinação de custos de reabilitação por metro quadrado para cada caso de estudo abordado por Torres [16] permitiu encontrar um valor médio global e verificar que a intervenção de reabilitação teria 643 644 uma economia de 30% em comparação ao custo de uma construção nova. Considerando estes aspectos, é possível indicar que estudos semelhantes podem ser replicados no país, e uma vez consolidados, trariam assertividade na tomada de decisão quanto à intervenções urbanas. EDIFÍCIOS INTELIGENTES O smart building visa melhorar o desempenho da edificação através do uso de tecnologias para facilitar a sua operação e o ciclo de vida, reduzindo gastos, e consumos como energia e água e facilitando a experiência dos ocupantes. Isso tudo traz benefícios aos usuários e proprietários dos edifícios, além de diminuir o impacto ambiental. Seu processo é totalmente automatizado, utilizando tecnologias como: IoT (internet das coisas), Big data, Data Analytics e IA (Inteligência Artificial). Em uma estimativa geral de acordo com a JLL, uma das maiores consultorias do setor imobiliário, os valores investidos pelas construtoras que decidem utilizar o smart buildings retornam em 1 ou 2 anos de uso, pois os produtos utilizados e a economia de consumos é de grande importância, tornando – o eficiente. Algumas das funcionalidades que essas edificações podem comportar para facilitar o dia a dia estão descritas como: Aplicativos podem ser utilizados para conectar pessoas e permitir compartilhamento de itens como furadeira, bicicleta e outros; Redes com acesso ao wi-fi tornando a atividades mais rápidas e práticas dos usuários, como por exemplo informando equipe de manutenção equipamentos que precisam de ajuste ou cartas e avisos importantes a serem divididos com moradores e demais ocupantes; Elevadores otimizando o sistema de chamadas e avisando a central caso aconteçam problemas e acidentes; Segurança monitorando o perímetro do edifício e as áreas críticas; Consumo de Energia, com medidores inteligentes e sensores de ocupação, desligando a energia de locais vazios; Consumo de água, onde os medidores detectam vazamentos ou desperdícios; Controles de temperatura e luminosidade, possibilitando um conforto térmico e ajuste individual de temperatura e iluminação; Entre outras possibilidades. Casagrande [17] apresenta um conjunto de indicadores que contribuem para o alcance de premissas que levam a certificação de edifícios inteligentes. Estes nos convidam a incorporar no estudo o conjunto de resultados que tais indicadores entregam com o objetivo de levarmos as soluções smart para a reabilitação. Na tabela 2 são agrupados os indicadores alinhados com as certificações e os requisitos necessários para o enquadramento. Tabela 2. Indicadores e requisitos para construções inteligentes. 4 DESAFIOS DE AÇÕES SMART PARA REABILITAÇÃO A cidade do Rio de Janeiro, cuja paisagem cultural urbana foi declarada Patrimônio Mundial pela pela Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (Unesco) em 2019, se apresentou como exemplo promissor de cidade onde as práticas de reabilitação urbana devem ser estimuladas ao longo dos próximos anos, seja pela indisponibilidade de terrenos nas áreas mais valorizadas da cidade. Neste sentido, uma iniciativa municipal foi a criação das Áreas de Proteção do Ambiente Cultural (APAC), que premia ações que resguardam o bem edificado e contribuem para mantê-lo contemporâneo. Foram criadas 34 regiões da cidade e enquadradas na legislação específica no sentido de CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas preservá-las. Assim, ações de reabilitação receberam apoio e reforçam a expectativa de crescimento do setor. Neste aspecto, ainda existem áreas não contempladas que podem ser exploradas. No entanto apresenta desafios a transpor quanto às restrições arquitetônicas, a adaptabilidade a novas exigências tanto legais quanto demandadas por necessidade destes futuros usuários e a identificação do nível de segurança estrutural antes e após a intervenção. Para além destas dificuldades é de salientar que os centros urbanos com núcleo histórico geralmente possuem pouca população residente, muito envelhecida, apresentam graves debilidades socioeconômicas refletindo diretamente em níveis elevados de degradação dos edifícios, devido ao seu abandono. Por tal, as intervenções de reabilitação assumem, normalmente, uma extensão e complexidade que obrigam na sua implementação à definição de um modelo estratégico, estabelecendo uma sequência de ações e objetivos a atingir, num período de tempo necessariamente longo, podendo mesmo atingir várias décadas. Cabe ressaltar que o processo de reabilitação requer a intervenção de técnicos de várias áreas relacionadas com o espaço urbano, planejamento, arquitetura, engenharia, sociologia, história, arqueologia, etc. Onde só a atuação alinhada nas várias áreas mencionadas poderá dar origem a uma solução sustentável. No contexto do bem edificado se faz necessário a previsão para inserção de novas tecnologias, a gestão da manutenção e da conservação das edificações (ciclo de vida), a gestão remota de equipamentos, integração de transportes com o bem, melhorias nas condições de consumo de energia, integração de controles de manutenção, melhoria das condições de consumo de água potável, modificações nos controles físicos da edificação e o estudo da antecipação de intervenções por necessidades logísticas ou do usuário. Adicionalmente, quando na proposta de intervenção, diretrizes devem ser aprimoradas levando em consideração: diagnóstico e registro das condições reais do patrimônio edificado; ter o objetivo multidisciplinar na criação da uma estratégia integrada de intervenção; alinhar as estratégias desenvolvidas com os objetivos de desenvolvimento sustentável; aproveitar o espaço urbano valorizando os recursos naturais; buscar o consenso no processo de reabilitação; promover parcerias público-privadas para fomentar a adoção do plano; apresentar métricas transparentes de avaliação; aceitar que as intervenções de reabilitação são muito específicas e devem ser adaptadas caso a caso; reconhecer que existirão progressos em ritmos diferentes; e, investir na condição ambiental pautada no equilíbrio entre o investimento e o desenvolvimento de ações de reabilitação. 5 CONSIDERAÇÕES Na cidade do Rio de Janeiro existem iniciativas que premiam ações de patrimônio, estas indicam um cenário que pode ser explorado como alternativa de negócios na construção civil. Para tal a análise partindo de questões como as citadas, contribuem para trazer à malha urbana intervenções pontuais que favorecem a valorização da cidade. Assim, a divulgação de estudos e resultados neste âmbito provocam o interesse da sociedade ao passo que criam oportunidades para continuidade ou surgimento de novas intervenções. Porém, se faz necessário cuidado na adoção destas práticas, pois há desvantagens que devem ser mapeadas para verificação da viabilidade de intervenções no bem edificado. Estas são associadas aos riscos das soluções encontradas, ao tempo que durarão, aos materiais que serão poupados, a quantidade de energia que será consumida, se de fato podem apresentar resultados monetários e para a operação eficiente do novo uso do patrimônio. Este estudo também apontou que é possível encontrar soluções que já são orientações consolidadas para o tema, que podem ser aprimoradas, que permitem a adequação para as necessidades humanas e a continuidade na abertura de caminhos eficientes para o segmento. Dentro destes aspectos, as ações se aderem à relevância quanto ao estudo da reabilitação, confirmam os fatores que influenciam o crescimento do setor e sua aplicabilidade na cidade do Rio de Janeiro. Assim, as ações de reabilitação podem ser um indício para um mercado crescente, pressionado pelo desejo de renovação, mas que valoriza a preservação do patrimônio histórico edificado. 645 646 Adicionalmente, a adoção das práticas de adequação das edificações se apresenta como uma alternativa para redução dos impactos causados no setor da construção civil e consolida práticas sustentáveis, promovendo a melhoria das condições do entorno e a incrementar a qualidade de vida da região da intervenção. Assim, o patrimônio edificado de hoje deve ter um programa para a sua atualização amanhã, que precisará estar adequado à funcionalidade e ao conforto da população. REFERÊNCIAS [1] OLIVEIRA, V. F.. O papel da Indústria da Construção Civil na organização do espaço e do desenvolvimento regional. In: Congresso Internacional de Cooperação Universidade – Indústria, Taubaté, São Paulo, 2012. Disponível em:https://www. unitau.br/unindu/artigos/pdf570.pdf . Acesso em 17 jul. 2020. [2] IBGE. Classificação nacional de atividades econômicas – CNAE. Rio de Janeiro: IBGE, 2020. Disponível em: https:// concla.ibge.gov.br/busca-online-cnae.html?classe=43991&view=classe . Acesso em: 17 de jul. 2020. [3] FIRJAN. Construção civil: desafios 2020. Rio de Janeiro, 2014. Disponível em: http://www.firjan.com.br/lumis/portal/file/ fileDownload.jsp?fileId=4028808B4E3FB673014E3FF18D3D20D8 . Acesso em: 17 de jul. 2020. [4] QUALHARINI, E. L.. 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Armazém de Dados do IPP - Tabela 7.1.6 - Imóveis prediais e área construída, por faixa de idade, segundo suas tipologias nas Áreas de Planejamento e Regiões Administrativas. Rio de Janeiro, Brasil, 2000. Atualizada em 2019. [10] QUALHARINI, E. L. Considerações sobre Manutenção e Reabilitação Predial frente às Questões de Auto-Sustentabilidade. Congresso Construção 2000, Portugal, 2000. [11] VALE, M.S. Diretrizes para racionalização e atualização das edificações: Segundo o conceito da qualidade e sob a ótica do Retrofit. 2006. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-graduação em Arquitetura, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2006. [12] KRUGER, A.; SEVILLE, C.. Construção verde: princípios e práticas em construção residencial. Adaptação de S. H. Obata. Cengage Learning, São Paulo, 2016. [13] CIANCIARDI, G.; MONTEIRO, R. Z.; BRUNA, G. C. Parâmetros de sustentabilidade ecológicos na recuperação, manutenção e restauração de edifícios. IV Seminário Internacional da Lares Latin America Real Estate Society, São Paulo, Brasil, 2004. [14] CORREIA. M. C, QUALHARINI, E. L.;. A Gestão do Projeto na Reabilitação e Manutenção Sustentável de Edifícios. In: 6º Congresso Luso-Moçambicano de Engenharia, 2011, Maputo. 6º Congresso Luso-Moçambicano de Engenharia, 2011. [15] CANTANHEDE, D. A. G. Custos unitários básicos (CUB): verificação e validação do modelo de cálculo. 2003. Dissertação (Pós-graduação em Engenharia Civil) - Escola de Engenharia, UFRGS, 2003. Disponível em: https://www.lume.ufrgs.br/ bitstream/handle/10183/3458/000388637.pdf?sequence=1 . Acesso em 11 jun. 2020 [16] TORRES, A. Empreendimentos de construção e reabilitação: custos associados. Dissertação - Universidade da Beira Interior, Covilhã, Portugal, 2015. [17] CASAGRANDE, B. Proposta de indicadores para certificação de edifícios inteligentes e sustentáveis. Dissertação de Mestrado. Campinas, PUC-Campinas, 2019. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 647 648 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Comportamento à flexão de painéis sanduíche híbridos FRC-GFRP/PUR Tiago Silva1, Luís Correia1, José Sena Cruz*1, Eduardo Pereira1, Isabel Valente1, Joaquim Barros1 ISISE, Universidade do Minho, Guimarães, Portugal *Corresponde autor: [email protected] 1 RESUMO O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito do projeto de investigação “Easyfloor – Desenvolvimento de painéis sanduiche compósitos para pisos de edifícios”. Este projeto teve por objetivo o desenvolvimento de um painel sanduíche híbrido, que possa ser uma alternativa competitiva às soluções convencionais de lajes, principalmente vocacionada para a reabilitação de edifícios. O painel sanduíche híbrido desenvolvido é composto por uma secção compósita (GFRP/PUR) fabricada por pultrusão, onde se inclui um núcleo de espuma de poliuretano (PUR), uma camada inferior, uma camada superior e nervuras laterais, todas de polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP). Existe ainda uma camada superior de betão auto-compactável reforçado com fibras de aço (FRC).Após a produção do painel compósito (GFRP/ PUR), o FRC fresco é aplicado sobre o componente de GFRP para materializar a face superior do painel. Painéis sanduíche desenvolvidos, de escala real, foram ensaiados experimentalmente para caracterizar o seu comportamento à flexão. O programa experimental incluiu ensaios de flexão: i) em painéis individuais; ii) em dois painéis colados lateralmente; e iii) em painéis individuais com diferentes soluções de ligação das suas extremidades às paredes de apoio. O presente trabalho inclui uma descrição detalhada dos painéis desenvolvidos, do programa experimental e simulações numéricas. Também apresenta e discute os principais resultados. O desempenho observado dos provetes ensaiados é analisado criticamente. PALAVRAS-CHAVE: Painel sanduiche, compósitos, GFRP, PUR, betão reforçado com fibras 649 650 1 INTRODUÇÃO Os polímeros reforçados com fibras (FRPs do inglês Fibre Reinforced Polymers) são utilizados em estruturas de engenharia civil devido às suas vantagens competitivas, nomeadamente elevada rigidez e resistência, baixo peso próprio e elevada resistência à corrosão. Além disso, a sua capacidade de serem moldados em formas complexas durante o processo de fabrico permite a produção de soluções compostas pré-fabricadas, aplicáveis a novas construções ou na reabilitação de estruturas existentes [1][2]. A utilização de elementos estruturais pré-fabricados conduz a custos mais baixos e uma melhoria da qualidade de fabrico [3][4]. Além disso, a utilização de painéis sanduiche compósitos na reabilitação de pisos de madeira degradados de edifícios antigos parece ser uma solução vantajosa, particularmente no caso de aplicações em espaços limitados. O principal objetivo do projeto de investigação “Easyfloor – Desenvolvimento de painéis sanduiche compósitos para a reabilitação de edifícios” consistiu no desenvolvimento de painéis sanduiche pultrudidos para a reabilitação de pisos de edifícios. Neste trabalho, foi estudado um painel sanduiche híbrido, constituído por camada superior de betão auto-compactável reforçado com fibra de aço (FRC), um núcleo de espuma poliuretano (PUR) de célula fechada e um perfil retangular de polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP). O estudo incluiu uma campanha experimental composta por ensaios de flexão, complementados com modelações numéricas. Nas secções seguintes descrevem-se os detalhes das diferentes fases do trabalho realizado. 2 MATERIAIS E PROGRAMA EXPERIMENTAL 2.1 Materiais Os painéis sanduíche híbridos foram desenvolvidos recorrendo aos seguintes materiais: i) betão auto-compactável reforçado com fibras de aço (FRC), i) espuma de poliuretano (PUR) para o núcleo de célula fechada e iii) polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP). Estes materiais foram caracterizados experimentalmente para obtenção das suas propriedades mecânicas. As propriedades em compressão e tração do FRC foram avaliadas utilizando as normas NP EN 12390-3 e EN 14651, respetivamente. Foram utilizadas quatro séries de betão (M1, M2, M3 e M4) durante a produção dos painéis, e a sua caracterização foi efetuada aproximadamente à mesma idade que a do ensaio dos painéis. Obtiveram-se os seguintes resultados (valores médios): módulo elasticidade em compressão igual a 26.27 GPa; resistência à compressão igual a 46.74 MPa; tensão limite de proporcionalidade em flexão igual a 4.0 MPa; e, resistências residuais à tração em flexão fR1 e fR3 iguais a 10.7 MPa e 8.2 MPa, respetivamente. A caracterização do material do núcleo de espuma (PUR) incluiu ensaios de compressão (norma C365/ C365M), de tração (norma ASTM C297/C197M), e de corte (norma ASTM C273). Obtiveram-se os seguintes resultados: módulo de elasticidade em tração e compressão de 10.9 MPa (CoV: 12%) e 6.0 MPa (CoV: 8%), respetivamente; resistência à tração e compressão de 0.32 MPa (CoV: 4%) e 0.33 MPa (CoV: 11%), respetivamente; módulo de distorção de 5.6 MPa (CoV: 3%); e resistência ao corte de 0.32 MPa (CoV: 3%). As faces/nervuras de GFRP foram fabricadas utilizando o processo de pultrusão, tendo as suas propriedades em tração sido caracterizadas em estudo anterior por Proença [5]. Os resultados mostraram uma resistência à tração na direção longitudinal e na direção transversal de 315.9 MPa (CoV: 13%), e 34.7 MPa (CoV: 2%), respetivamente; uma extensão última à tração na direção longitudinal e na direção transversal de 11.7% (CoV: 14%) e 3.7% (CoV: 5%), respetivamente; e um módulo de elasticidade na direção longitudinal e na direção transversal de 27.1 GPa (CoV: 9%) e 11.0 GPa (CoV: 10%), respetivamente. 2.2 Conceção dos painéis sanduíche O presente painel sanduíche foi dimensionado com recurso a algoritmos genéticos (GA do inglês Genetic Algorithms) com o objetivo de minimizar o peso próprio, o custo de fabrico, e a pegada ecológica de carbono da solução [6]. Devido às características de produção do equipamento de pultrusão, foi fixada uma largura de 0.5 m. Os algoritmos genéticos foram definidos para encontrar a melhor solução, com a imposição de várias condições limite definidas com base nos requisitos do fabricante (por exemplo, 651 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas largura do painel) e no cumprimento das normas estruturais (EN 1990:2002; EN 1991-1-1:2002; CNR DT 205/2007) em termos de Estados Limite de Utilização e Último. A conceção também incluiu a avaliação do desempenho térmico e acústico, e a incorporação de um tipo de ligação de encaixe instantâneo entre os painéis. No total, o algoritmo genético incluiu 21 variáveis de análise (7 geométricas; 14 materiais), agrupadas em 5 genes, dentro de 1 cromossoma. A solução ótima está representada na Figura 1a, e as principais características são: secção transversal com 140 mm de altura e 500 mm de largura; 29.9 kg por metro de painel; camada superior de FRC – com 20 mm de espessura no centro e 36.5 mm nas extremidades; em polímero reforçado com fibras de vidro e de carbono nas nervuras laterais de 4 mm de espessura e na camada inferior de 5 mm de espessura; núcleo em espuma de célula fechada de poliisocianurato (PIR) com uma densidade de 40 kg/m3; polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP) de 3 mm de espessura na camada superior entre o núcleo de espuma e a camada de FRC. Mais informações sobre a conceção e otimização dos painéis sanduíche híbridos Easyfloor podem ser encontrados em [6] e [7]. O trabalho experimental foi desenvolvido utilizando uma versão simplificada do desenho final, apresentado na Figura 1b. Este painel de ensaio possui uma largura de 300 mm e altura de 160 mm, compreendendo uma camada superior de 20 mm de FRC, uma estrutura retangular apenas em GFRP com 6 mm de espessura, e envolvendo um núcleo de espuma de poliuretano (PUR) (130 mm por 290 mm) com uma densidade de 60 kg/m3. FRC GFRP 6 PUR 6 160 4 130 PIR 140 2° 4 112 3 6 20 36.5 20 FRC GFRP 300 6 500 5 C/GFRP a) b) Figura 1. Geometria final do painel: a) design final e b) modelo de ensaio. Unidades em [mm]. 2.3 Programa experimental O programa experimental compreendeu o ensaio de 10 painéis sanduíche com comprimento de 4.7 m. A Figura 2 apresenta a geometria dos painéis, a configuração de ensaio e a instrumentação utilizada. Foram estudadas duas configurações de painéis: (i) painel simples (PS), composto por um painel sanduíche; e (ii) painel duplo (PD), composto por dois painéis que foram colados lado a lado, recorrendo a um adesivo epóxi (S&P Resin 220, [8]). O programa experimental realizado incluiu também a avaliação de diferentes condições de suporte, concebidas para serem utilizadas como ligações de painel-parede. Neste contexto, foram estudados três tipos diferentes de ligações: (i) a ligação 1L, onde o painel híbrido foi fixado contra uma cantoneira em aço (em L) de 120 mm através de dois parafusos M10; (ii) a ligação 2L, com duas cantoneiras de aço de 120 mm, aplicadas na superfície superior e inferior do painel híbrido, fixados por dois parafusos M10; a ligação 2LA, que é idêntica à 2L, mas com uma camada adesiva de epóxi (S&P Resin 220, [8]), aplicada entre as cantoneiras e o painel híbrido. Estes tipos de ligação foram ensaiados com uma configuração PS, apresentando-se o detalhe destas ligações na Figura 3. Estes tipos de ligação apresentam diferentes níveis de restrição de rotação e deslocamento ao nível do apoio, desde a ligação 1L (mais baixa) até à 2LA (mais alta), que é semelhante à de um apoio de encastramento. 652 Vista Lateral Secção AA' a) Painel Simples SG 1 SG 2 SG 3 FRC 20 140 50 100 160 SG 4 LVDT 4 F/2 LVDT 3 LVDT 2 A F/2 GFRP PUR 50 100 b) Painel Duplo SG 1 LVDT 5 LVDT 2 LVDT 3 LVDT 4 SG 2 750 750 1500 GFRP PUR 100 4700 50 250 LVDT 4 1500 PUR LVDT 2 100 SG 3 FRC A' LVDT 3 LVDT 1 SG 4 250 50 Figura 2. Geometria dos painéis e configuração dos ensaios: a) painel simples e b) duplo. Unidades em [mm] Tipos de Ligações Secção BB' a) Ligação 1L a) Ligação 2L Cantoneira em L (150 x 12 [mm]) Parafuso M10 30 a) Ligação 2LA 30 Cantoneira em L (150 x 12 [mm]) 30 FRC Parafuso M10 Parafuso M10 B PUR Adesivo epóxi 12 Cantoneira em L (150 x 12 [mm]) B' 60 90 Cantoneira em L (150 x 12 [mm]) 60 90 Cantoneira em L (150 x 12 [mm]) 60 90 100 37.5 GFRP Cantoneira em L (150 x 12 [mm]) 150 75 100 37.5 Figura 3. Ligações painel-parede: a) 1L, b) 2L e c) 2LA. Unidades em [mm]. Todos os ensaios foram realizados no Laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho (LEST) adotando uma configuração de flexão de quatro pontos, foram utilizados 5 transdutores de deslocamento (LVDT1 a LVDT5), para registar a deformação vertical ao longo do eixo longitudinal do painel, e vários extensómetros (SG1 a SG4), para medir as extensões nos diferentes componentes dos painéis sanduíche híbridos (ver Figura 2). Os LVDT1, LVDT3 e LVDT5 (ver localização na Figura 2) medem num intervalo de ±25 mm, com um erro de linearidade de ±0.10%, enquanto os LVDT2 e LVDT4 medem num intervalo de ±50 mm com um erro de linearidade de ±0.10%. Utilizaram-se extensómetros TML PFL30-11-3L (SG1) para monitorizar as extensões do FRC na secção a meio vão, enquanto na face superior (SG2 e SG3) e inferior (SG4) do perfil GFRP foram utilizados extensómetros TML BFLA-5-3. A instrumentação inclui também uma célula de carga com uma capacidade de medição de 200 kN (±0.050% de erro) utilizada para medir a força aplicada (F). Tal como apresentado na Tabela 1, foi definida uma etiqueta genérica X_Y_Z para cada painel ensaiado, onde X representa a configuração do painel (PS e PD), Y o sistema de suporte (SA – simplesmente apoiado, 1L, 2L e 2LA) e Z representa um valor numérico (1 ou 2) para diferenciar os painéis ensaiados do mesmo modo. Produção dos painéis sanduíche A produção dos painéis sanduiche híbridos incluiu duas fases principais: i) processo de pultrusão do painel sanduiche compósito (GFRP+PUR) e ii) betonagem da camada de FRC. A primeira fase teve lugar na ALTO – Perfis Pultrudidos, Lda. enquanto a segunda fase ocorreu na Civitest – Pesquisa de Novos Materiais para a Engenharia Civil, Lda. Na produção do componente compósito sanduiche por pultrusão, os blocos de espuma PUR com as dimensões finais (130 mm x 290 x mm 2000 mm) foram introduzidos simultaneamente com o roving e as mantas de fibra de vidro. Durante o processo de pultrusão foi utilizada uma resina poliéster insaturado para impregnar as fibras e promover a ligação entre o núcleo de poliuretano e o componente de GFRP (ver Figura 4a)). Uma vez produzido o painel sanduiche compósito, a parede superior de GFRP do painel foi ligeiramente lixada e limpa e, antes da betonagem, foi aplicado um adesivo epóxi (Sika 32 EF) para melhorar ligação entre ambos os materiais (ver Figura 4b)). CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 4. Produção dos painéis sanduíche: a) processo de pultrusão e b) betonagem de FRC 2.5 Modelação numérica A modelação 3D segundo o método dos elementos finitos desenvolveu-se com a finalidade de simular os resultados obtidos nos ensaios de flexão, utilizando o software DIANA (versão 10.3) [9]. A Figura 5 apresenta a malha de elementos finitos adotada para simular o painel sanduíche híbrido. Devido às condições de simetria, apenas metade do painel foi modelado. Definiu-se um tamanho de elemento de 20 mm e, todos os constituintes do painel (FRC, GFRP, PUR) foram modelados por elementos sólidos de vinte nós (elementos CHX60 de acordo com DIANA 10.3). Figura 5. Malha do modelo 3D de EF do painel sanduíche e representação detalhada dos sistemas de apoio As condições de apoio foram simuladas em conformidade: i) para as condições de apoio simples, apenas foi imposta uma restrição de deslocamento vertical (eixo z) no centro da placa de suporte de 50 mm, permitindo assim a rotação e o deslocamento horizontal (eixo x); ii) para a ligação tipo 1L foi simulado um apoio fixo de 120 mm (apenas permitindo tensões de compressão) e os dois parafusos M10 (ver Figura 2); iii) para a ligação tipo 2L foram simulados os dois apoios de 120 mm (apenas permitindo tensões de compressão) e os dois parafusos M10; e iv) para a ligação tipo 2LA, idêntica à ligação tipo 2L, foi também adicionada a restrição horizontal adicional, que resulta no encastramento (ver Figura 5). Foi assumido um comportamento elástico linear para todos os materiais, tendo sido adotados os valores médios do módulo de elasticidade obtidos a partir da caracterização experimental dos materiais. Foi também assumida a ligação perfeita entre os diferentes elementos do painel sanduíche. Estas simplificações foram adotadas na presente fase de desenvolvimento do trabalho, e serão alvo de investigação adicional em trabalhos futuros. RESULTADOS E DISCUSSÃO Ensaios de flexão Na Figura 6 apresenta-se a relação entre a força aplicada e o deslocamento a meio vão. Para facilitar a comparação entre todos os resultados experimentais, a reposta experimental obtida durante o ensaio PS_SA_01 é apresentada em todas as figuras. Na Tabela 1 apresentam-se os principais resultados obtidos nos ensaios à flexão, nomeadamente a rigidez efetiva à flexão (Keff, exp), a força máxima (Fmax), o correspondente deslocamento a meio vão (δmax), momento fletor máximo a meio vão (Mmax) e a extensão máxima na face inferior do painel GFRP (εmax). A rigidez efetiva à flexão foi calculada no intervalo de 653 654 forças da resposta experimental entre os 5 kN e os 15 kN (entre os 7% e 22% da força máxima). A Tabela 1 também inclui a rigidez à flexão obtida a partir da modelação numérica (Keff, FEM) – os valores entre parênteses (em percentagem) representam as diferenças entre Keff, FEM e o valor médio de Keff, exp para a série correspondente. 180 PS_SA_01 PS_SA_02 80 Força[kN] - Configuração PD 70 60 Força [kN] 90 PS_SA_01 PD_SA_01 PD_SA_02 160 50 40 30 20 10 0 140 70 120 60 100 50 80 40 60 30 40 20 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 140 160 Deslocamento a meio vão [mm] Deslocamento a meio vão [mm] 90 90 PS_SA_01 PS_1L_01 PS_1L_02 80 70 PS_SA_01 PS_2L_01 PS_2L_02 PS_2LA_01 PS_2LA_02 80 70 60 Força [kN] 60 Força [kN] 80 Force [kN] - Configuração PS 90 50 40 30 50 40 30 20 20 10 10 0 0 0 20 40 60 80 100 120 Deslocamento a meio vão [mm] 140 160 0 20 40 60 80 100 120 Deslocamento a meio vão [mm] Figura 6. Força aplicada vs. deslocamento a meio vão: a) configuração PS, SA; b) configuração PD, SA; c) configuração PS, ligação 1L; e d) configuração PS, ligação 2L e 2LA. Tal como ilustrado na Figura 6a, os painéis (PS_SA_01 e PS_SA_02) revelaram um comportamento muito semelhante durante o ensaio, verifica-se que à medida que a carga aplicada aumenta, tanto num painel como no outro, os deslocamentos verticais a meio vão são praticamente os mesmos, sendo que a rigidez média à flexão destes painéis foi de 0.65 kN/m. A Figura 7a apresenta a comparação entre os resultados experimentais e numéricos para os painéis de PS_SA. Pode observar-se um comportamento linear dos painéis PS_SA até ~60% da carga última atingida, a qual corresponde a uma capacidade máxima de carga de ~70 kN. O comportamento não linear que é observado desde 60% da força última até que se atinge a força última é principalmente justificado pela componente de deformação plástica crescente do FRC em compressão. A instabilização local das nervuras devido à compressão transversal originada pelas cargas pontuais conduziu à rotura dos painéis PS_SA, acompanhado pelo esmagamento do FRC. Quando se compara a resposta dos dois painéis simplesmente apoiados (2 ? PS_SA) com os painéis duplos simplesmente apoiados (PD_SA), observa-se um comportamento semelhante (ver Figura 6b). Consequentemente, aos eventuais efeitos sinérgicos resultantes da opção por uma solução colada foram pouco evidentes. Adicionalmente, a série PD_SA apresentou modos de rotura semelhantes aos observados na série PS_SA. Na avaliação dos três tipos de ligação painel-parede, foi utilizada uma configuração de ensaio semel- 655 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas hante aos ensaios simplesmente apoiados (quatro pontos de carga), diferindo apenas as condições de apoio para as várias ligações tipo anteriormente apresentadas (ver Figura 3). As várias ligações tipo apresentam diferentes níveis de restrição das condições de apoio. Tal como apresentado na Tabela 1, a rigidez à flexão (Keff, exp) aumentou com o aumento do nível de restrições do sistema de apoio, tendo-se obtido os valores mais baixos para a ligação tipo 1L e os valores mais altos para a ligação tipo 2LA, sendo este aumento de rigidez igualmente observado através da Figura 6. Na ligação tipo 1L, durante os primeiros níveis de carga (até cerca de 20 mm de deslocamento a meio vão), apresentava uma rigidez ligeiramente superior quando comparada com os resultados obtidos no painel PS_SA_01 (sistema de apoio simples). Contudo, a ligação tipo 1L apenas utiliza uma cantoneira em aço, que revelou ter efeitos prejudiciais na capacidade de carga final dos painéis, devido à concentração de tensões ocorrida na zona de apoio (ver Figura 8c). De facto, esta ligação tipo conduziu a uma rotura prematura dos painéis, que resultou numa redução da capacidade de carga de ~33%, quando comparado com os painéis simplesmente apoiados (série PS_SA). A ligação tipo 2L e 2LA revelaram ser mais vantajosas que que a solução tipo 1L . Como se observa na Figura 6d, a utilização de duas cantoneiras no sistema de apoio proporcionou uma rigidez inicial muito mais elevada comparativamente com o sistema de apoio simples (série PS_SA). No caso da utilização de duas cantoneiras (séries PS_2L e PS_2LA), a carga final apresentou uma variação marginal de ~2.2% quando comparada com a série PS_SA. 90 90 FEM_PS_SA PS_SA_01 PS_SA_02 80 70 70 60 60 50 50 Força [kN] Força [kN] 80 40 30 30 20 20 10 10 0 FEM_PS_1L FEM_PS_2L FEM_PS_2LA PS_1L_01 PS_1L_02 PS_2L_01 PS_2L_02 PS_2LA_01 PS_2LA_02 40 0 0 20 40 60 80 100 120 Deslocamento meio vão [mm] 140 160 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Deslocamento meio vão [mm] Figura 7. Resultados numéricos e experimentais da força aplicada vs. deslocamento a meio vão: a) série de painéis PS, simplesmente apoiados; séries de painéis PS, ligação painel-parede. Comparando as simulações numéricas das séries PS_2L e PS_2LA com os resultados experimentais, constata-se que apesar de os modelos numéricos preverem corretamente a rigidez inicial das respostas (ver Figura 7b), estes não se mostram capazes de simular corretamente as fases subsequentes. A principal razão para esta limitação reside na natureza das leis constitutivas adotadas para os materiais que, no âmbito deste estudo, se limitaram à consideração de comportamento linear, não sendo desta forma suficientemente detalhadas para atender ao comportamento não linear observado para o FRC e o GFRP nas zonas de apoio dos painéis e na zona de meio vão. Por fim, além da apresentação da Tabela 1 com os principais resultados dos ensaios e a descrição dos modos de rotura dos vários painéis ensaiados, apresenta-se a Figura 8 com o registo fotográfico dos diferentes modos de rotura verificados. 656 Tabela 1. Principais resultados dos ensaios à flexão em quatro pontos de carga a) b) c) d) Figura 8. Modos de rotura: a) PS_SA_01 - rotura da nervura de GFRP + camada de FRC (zona de carga); b) PS_2LA_01 - rotura do FRC na zona de apoio; c) PS_1L_01 - rotura da nervura de GFRP + destacamento do FRC na zona de apoio; d) PS_2LA_02 - rotura longitudinal da nervura de GFRP Os resultados apresentados forma obtidos no âmbito do projeto de investigação “Easyfloor – Desenvolvimento de painéis sanduiche compósitos para pisos de edifícios”, envolvendo a empresa ALTO – Perfis Pultrudidos, Lda., CERis/Instituto Superior Técnico e ISISE/Universidade do Minho, apoiado por fundos FEDER através do Programa Operacional para a Competitividade e Internacionalização (POCI) e a Agência Nacional de Inovação (ANI) – projeto nº 3480 (POCI-01-0247-FEDER-003480). Este trabalho foi parcialmente financiado pela FTC / MCTES através de fundos nacionais (PIDDAC) no âmbito da Unidade de R&D Instituto para a Sustentabilidade e Inovação em Engenharia Estrutural (ISISE), sob a referência UIDB / 04029/2020. O terceiro autor agradece a bolsa SFRH/BSAB/150266/2019 fornecida pela FCT, financiada pelo Fundo Social Europeu e por fundos nacionais através da FCT/MCTES. Os agradecimentos são estendidos ao LEST – Laboratório Estrutural de Engenharia Civil da Universidade do Minho e Civitest – Pesquisa de Novos Materiais para a Engenharia Civil, Lda., pelo seu apoio material. Os autores agradecem também as contribuições de Filipe Ribeiro (PhD) e Zahir Namourah (MSc) para a produção dos painéis. Por último, os autores gostariam de agradecer à empresa SIKA pelo apoio no fornecimento do adesivo. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] S. Ahmed and K. Galal, “Effectiveness of FRP sandwich panels for blast resistance,” Compos. Struct., vol. 163, pp. 454– 464, Mar. 2017, doi: 10.1016/j.compstruct.2016.11.066. [2] J. Sena-Cruz et al., “The effect of surface treatment and environmental actions on the adhesive connection between GFRP laminate surface and fresh FRC,” Constr. Build. Mater., vol. 258, p. 119594, Oct. 2020, doi: 10.1016/j. conbuildmat.2020.119594. [3] H. Abdolpour, J. Garzón-Roca, G. Escusa, J. M. Sena-Cruz, J. A. O. Barros, and I. B. Valente, “Development of a composite prototype with GFRP profiles and sandwich panels used as a floor module of an emergency house,” Compos. Struct., vol. 153, pp. 81–95, Oct. 2016, doi: 10.1016/j.compstruct.2016.05.069. [4] R. M. Lawson and R. G. Ogden, “‘Hybrid’ light steel panel and modular systems,” Thin-Walled Struct., vol. 46, no. 7–9, pp. 720–730, Jul. 2008, doi: 10.1016/j.tws.2008.01.042. [5] M. Proença, M. Garrido, and J. R. Correia, “Short-term static and dynamic flexural behaviour of the GFRP sandwich panels – Assessment of preliminary production.,” 2019. [6] J. Sena-Cruz, G. Escusa, D. Figueira, and H. Ramezansefat, “A hybrid cementitious based-G/CFRP sandwich panel: concept, design and initial outcomes. In T. Keller, L. A. Carlsson, & Y. Frostig (Eds.), 12th International Conference on Sandwich Structures (ICSS-12) (p. 7,” 2018. [7] G. Escusa, J. Sena-Cruz, F. Cruz, E. Pereira, I. Valente, and J. Barros, “The use of genetic algorithms forstructural optimization of hybrid sandwich panels,” 2017. [8] S&P, “Technical Data Sheet S & P Resin 220 epoxy adhesive.,” 2012. [9] TNO DIANA BV, “DIANA finite element analysis; Documentation release 10.3 (J. Manie (ed.),” 2019. [Online]. Available: https://dianafea.com/manuals/d102/RelNot/RelNot.html. 657 658 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Dimensionamento de sistemas de reforço à flexão em FRP para estruturas de betão segundo as recomendações do fib Bulletin 90 Joaquim A. O. Barros ISISE, IB-S, Dep. Engª Civil, Universidade do Minho, Guimarães, Portugal, [email protected] Fábio P. Figueiredo ISISE, IB-S, Dep. Engª Civil, Universidade do Minho, Guimarães, Portugal, [email protected] Amir Hossein Mohammadi ISISE, IB-S, Dep. Engª Civil, Universidade do Minho, Guimarães, Portugal, [email protected] Shoaib Ahmed ISISE, IB-S, Dep. Engª Civil, Universidade do Minho, Guimarães, Portugal, [email protected] RESUMO Em 2019 o grupo de trabalho 5.1 do fib editou o “Bulletin 90 – Externally applied FRP reinforcement for concrete Structures” dedicado ao projeto de sistemas de reforço de betão armado (BA) com materiais de matriz polimérica reforçada com fibras (FRP). Este documento apresenta formulações para avaliação do comportamento de estruturas de betão quando reforçadas à flexão. As análises são propostas para efetuar verificações para os estados limites últimos e de seviço. As formulações estão desenhadas para ser possível dimensionar sistemas de reforço segundo a técnica EAR (Externally Applied Reinforcement), anteriormente designada por EBR (Externally Bonded Reinforcement). Quer nas verificações para estados limites últimos (especificamente no reforço à flexão) como de serviço (especificamente na abertura de fissura), são propostas formulações simplificadas e de maior complexidade (exigindo análises iterativas), cuja capacidade preditiva é conveniente ser avaliada de forma a verificar-se se é possível utilizar, com fiabilidade, as abordagens menos sofisticadas na prática corrente de projeto. O presente trabalho apresenta os aspetos relevantes destas formulações, fazendo a sua aplicação no dimensionamento do reforço à flexão de viga de BA com FRP aplicado segundo a técnica EAR. PALAVRAS-CHAVE: FRP, Reforço à flexão, Betão armado, Dimensionamento, Regras de projeto 659 660 1 INTRODUÇÃO O fib bulletin 90 [1] (fib90), publicado em 2019, apresenta formulações para o dimensionamento de sistemas em materiais compósitos (FRP) para o reforço de estruturas de betão armado (BA). São apresentadas formulações para aplicação de FRP segundo a técnica EAR (Externally Applied Reinforcement) e NSM (Near Surface Mounted), no reforço à flexão, ao corte e à torsão sob carregamentos estáticos e de fadiga, com especial incidência nas verificações para estados limites últimos (ELU). As verificações para estados limites de serviço (ELS) estão focadas no dimensionamento de sistemas de reforço à flexão, através de formulações para verificação de limites em termos de tensões máximas de compressão no betão e de tração nas armaduras de aço existentes e no FRP aplicado, bem como de verificação de abertura máxima de fenda e de flecha. O fib90 apresenta ainda um capítulo dedicado ao reforço sísmico com FRP (Cap. 8), um sobre o detalhamento a ser adotado na aplicação de FRP (Cap. 9) e um sobre a execução prática de sistemas de reforço com FRP e cuidados necessários com o seu controlo de qualidade (Cap. 10). O presente artigo descreve as formulações que o fib90 propõe para o dimensionamento de sistemas em FRP aplicados segundo a técnica EAR no reforço à flexão de elementos de BA. É apresentada uma versão simplificada e uma com nível de cálculo mais exigente nas verificações para ELU. Por limite de espaço, as verificações para ELS ficaram restritas às tensões máximas possíveis de aplicar no betão, armaduras existentes de aço e FRP. 2 VERIFICAÇÕES PARA ESTADOS LIMITE ÚLTIMOS Em vigas de betão reforçadas com a técnica EAR, os seguintes modos de rotura podem ocorrer. (i) cedência da armadura de aço, seguido do esmagamento da zona comprimida do betão; (ii) cedência da armadura de aço e rotura do FRP; (iii) esmagamento da zona comprimida do betão; (iv) destacamento do FRP, em geral após a cedência da armadura de aço. Nos casos em que a extensão de tração no FRP atinge seu limite máximo antes do esmagamento do betão, a rotura tende a ocorrer, em geral, pelo destacamento do FRP e não pela sua rotura. Neste caso, os seguintes modos de rotura podem ocorrer: (i) destacamento na zona intermediária da viga devido às fendas por flexão, Fig 1a; (ii) destacamento na extremidade do laminado ou manta, Fig 1b; (iii) separação do recobrimento do betão Fig 1c. Figura 1. Modos de rotura devido ao destacamento [1]. Neste artigo apresenta-se apenas as verificações referentes aos ELU para o modo de rotura (i). Dois métodos de verificação, com diferentes níveis de aproximação, são apresentados: um método simplificado baseado na tensão limite do FRP, e outro método, mais detalhado, baseado no equilíbrio de forças nos materiais constituintes ao nível das secções fendilhadas e considerando a interação entre as armaduras (aço e FRP) e o betão envolvente [2]. 661 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.1 Método simplificado O método simplificado baseia-se em limitar a extensão máxima de tração possível de aplicar ao FRP. Esse método é mais conservador, uma vez que as extensões obtidas são geralmente menores do que as extensões obtidas através do método mais detalhado. Na verificação do ELU de vigas submetidas a flexão, o valor de cálculo do momento fletor resistente da secção, 𝑀𝑀!" , deve ser maior ou igual ao valor de cálculo do momento fletor atuante na secção, 𝑀𝑀#" : 𝑀𝑀!" ≥ 𝑀𝑀#" (1) De acordo com o fib90, 𝑀𝑀!" é limitado à extensão máxima de compressão no betão, 𝜀𝜀$% ≤ 0.0035, e ao máximo valor de cálculo de tensão de tração possível de mobilizar no FRP, o qual é o mínimo entre a tensão por ocorrência de descolamento em zona de fenda intermédia, 𝑓𝑓&'",)* , e por rotura por tração, 𝑓𝑓&" : 𝜎𝜎&" = min[𝑓𝑓&'",)* 𝑓𝑓&" ] (2) em que: 𝑓𝑓&'",)* = 𝑘𝑘$+,, 𝑘𝑘, 𝑘𝑘' 𝛽𝛽- (𝑙𝑙' ) 2𝐸𝐸& ⁄ 𝑓𝑓 / 0 5 𝛾𝛾&' 𝑡𝑡& $. (3) onde 𝐸𝐸& (em MPa) e 𝑡𝑡& (em mm) são o módulo de elasticidade e a espessura da camada de FRP (laminado ou manta), 𝑓𝑓$. é o valor médio da resistência do betão à compressão (em MPa), 𝛾𝛾&' = 1.5, 𝑘𝑘$+,, =1.8, 𝑘𝑘, = 0.17, 𝛽𝛽- (𝑙𝑙' ) = 1 (admite-se que o comprimento de ligação do FRP ao substrato, 𝑙𝑙' , é superior ao comprimento efetivo, 𝑙𝑙2 ), sendo o fator de forma, 𝑘𝑘' , determinado a partir de: 𝑘𝑘' = 5 2 − 𝑏𝑏& ⁄𝑏𝑏 1 + 𝑏𝑏& ⁄𝑏𝑏 (4) em que 𝑏𝑏& é a largura da camada de FRP, e 𝑏𝑏 é a largura da secção transversal do elemento de betão. O valor de cálculo da resistência do FRP à tração é determinado através da seguinte expressão: 𝑓𝑓&" = 𝑛𝑛& 𝑓𝑓&, 𝛾𝛾& (5) onde 𝑛𝑛& = 0.8, e 𝛾𝛾& = 1.25. A extensão na superfície de betão onde será aplicado o FRP, 𝜀𝜀3 , deve ser determinada para o momento fletor instalado na secção na fase de aplicação do FRP, 𝑀𝑀43 . 𝜀𝜀3 é obtida pela compatibilidade das extensões: 662 − 𝜀𝜀3 = 𝜀𝜀$3 3 (6) 3 sendo 𝜀𝜀$3 é a extensão na fibra mais comprimida da secção de betão, dada por: 𝜀𝜀$3 = 𝑀𝑀43 𝐸𝐸$. (7) 3 3 onde 𝐸𝐸$. é o módulo de elasticidade do betão e 𝑏𝑏 3 2 / +( − 1) /( 3 − /) 3 é a profundidade do eixo neutro: ( − − 3) (8) =0 e a área e a profundidade da armadura de aço na zona de tração, / e / sendo = 𝐸𝐸 ⁄𝐸𝐸$. , a área e profundidade da armadura de aço na zona de compressão. Na Eq. (7) 3 é o momento de inércia da secção fendilhada, obtida por: 3 = 𝑏𝑏 3 3 0 +( − 1) /( 3 /) − / ( + − (9) / 3) No caso de 𝑀𝑀43 ser menor do que o momento de fendilhação, 𝑀𝑀$+ , 𝜀𝜀3 , deve ser calculado adotando-se o momento de inércia de secção não fendilhada, 3 = 𝑏𝑏 0 ⁄12. O momento de fendilhação é determinado através de: 𝑀𝑀$+ = 𝑘𝑘&- 𝑓𝑓$ 𝑘𝑘&- = max 1. − . (10) $3 (11) 1 1000 sendo (em mm) a altura da secção transversal do elemento a reforçar, 𝑓𝑓$ . o valor médio da resistência do betão à tração e $3 = 𝑏𝑏 / ⁄ . Para calcular o momento fletor resistente da secção de betão armado após o reforço é necessário determinar a profundidade do eixo neutro, , resolvendo-se a seguinte equação de equilíbrio de forças segundo o eixo do elemento: 2 𝑘𝑘 𝜀𝜀$ ( ) 𝑘𝑘/ 𝜀𝜀$ ( ) 𝑏𝑏 + 𝜎𝜎 / ( ) 𝑓𝑓$" / − 𝜎𝜎 ( ) − 𝜎𝜎&" & =0 (12) sendo: 𝑘𝑘 (𝜀𝜀$ ) = 8 10 𝜀𝜀$ ( )0 − 1087 𝜀𝜀$ ( )/ + 51 .12𝜀𝜀$ ( ) 𝑘𝑘/ (𝜀𝜀$ ) = 203 .3𝜀𝜀$ ( )/ + 17.78 𝜀𝜀$ ( ) + 0.331 𝜀𝜀& = 𝜀𝜀&" = 𝜀𝜀$ ( ) = (𝜀𝜀&" + 𝜀𝜀3 ) 𝜎𝜎&" 𝐸𝐸& & − for 0 𝜀𝜀$ ≤ 𝜀𝜀$% (13) for 0 𝜀𝜀$ ≤ 𝜀𝜀$% (14) (15) ≤ 𝜀𝜀$% (16) 663 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 𝜀𝜀 ( ) = (𝜀𝜀&" + 𝜀𝜀3 ) 𝜀𝜀 / ( ) = 𝜀𝜀&" + 𝜀𝜀3 − − & − & − / 𝜎𝜎 ( ) = 𝑛𝑛[𝜀𝜀 ( )𝐸𝐸 𝑓𝑓 " ] (17) 𝜎𝜎 / ( ) = 𝑛𝑛[𝜀𝜀 / ( )𝐸𝐸 𝑓𝑓 " ] (18) em que & e & é a altura efetiva e área da secção transversal do FRP, 𝑓𝑓$" = 𝑓𝑓$, 𝛾𝛾$ é o valor de cálculo da resistência à compressão do betão, 𝑓𝑓 " = 𝑓𝑓 , 𝛾𝛾 é o valor de cálculo da tensão de cedência do aço e 𝐸𝐸 é o módulo de elasticidade do aço. Uma vez determinada a profundidade do eixo neutro, , o momento fletor resistente é obtido pela seguinte expressão: # + 𝑀𝑀!" = 𝜎𝜎 ( ) 2.2 ( − 𝑘𝑘/ 𝜀𝜀$ ) + 𝜎𝜎 /( ) / (𝑘𝑘/ 𝜀𝜀$ /) − + 𝜎𝜎&" & & − 𝑘𝑘/ (19) Método detalhado O método detalhado, mais preciso, baseia-se na determinação do espaçamento entre fendas e na verificação da diferença de forças atuantes e resistentes em cada elemento entre duas fendas adjacentes. Assim, deve ser garantido que o incremento de força de tração atuante de cálculo no FRP, &4" , seja inferior ao incremento de força resistente de cálculo por aderência ao betão de cada elemento entre fendas, &!" &4" ≤ (20) &!" O incremento de força de tração no FRP em um elemento de betão entre fendas é calculado pela diferença entre as forças de tração nas duas fendas adjacentes, isto é: &4" em que + = &4" ( +) + &4" ( − ) (21) é a distância entre fendas: + = 1.5𝑙𝑙2, (22) sendo 𝑙𝑙2, o comprimento de transferência da tensão instalada na armadura de aço em tração para o betão envolvente quando está aplicado o momento de fendilhação: 𝑀𝑀$+ 𝑙𝑙2, = em que 0.85 , e ' . (23) ' . é a força de aderência a ser transferida nesse comprimento, calculada por: ' . = 𝑛𝑛 , , 𝑓𝑓' (24) . 664 / 0 sendo 𝑓𝑓' . = permite ter em ' 𝑓𝑓$. a tensão média desenvolvida no deslizamento aço-betão, conta o tipo de superfície das armaduras ( =0.43 e 0.28 para varões nervurados e lisos, respetivamente), e ' considera as condições de aderência da armadura (boas condições de aderência: ' =1.0 para varões nervurados e lisos; condições de aderência médias: ' =0.7 e 0.5 para varões nervurados e lisos, respetivamente). A determinação de &!" pode ser efetuada de maneira simplificada ou detalhada, sendo no presente trabalho apresentada a versão simplificada, a qual é determinada a partir da seguinte equação: &!" em que ' , = ', = 𝑓𝑓$. 𝑓𝑓$ 2.3 . ' , + + 0.1 0 ' , + 𝛾𝛾&' + + 0 (25) 𝑏𝑏& é o valor característico da resistência ao deslizamento FRP-betão, sendo o valor do parâmetro ', dependente do tipo de FRP: ', =0.37 para laminados de CFRP; ', =0.44 para manta de CFRP. Na Eq. (25) ' , = 10.8 $$ 𝑓𝑓$. é o valor característico da resistência de atrito da interface FRP-betão, em que $$ é um fator para ter em consideração efeitos de carregamento de longa =2000 e =0 para elementos de betão armado e duração, tomando valores de 0.8 a 1.0. Na Eq. (25) pré-esforçados, respetivamente, (≥100mm) é a altura da secção do elemento, devendo + ser limitado a 400 mm. Na versão simplificada, &4" ( ) é calculada em função da tensão de tração instalada na armadura para a combinação de estados limites últimos no cenário de estrutura reforçada, 𝜎𝜎 ( ): &4" = & 𝐸𝐸& 𝐸𝐸 . & & & + 𝑀𝑀4" ( ) − 𝑓𝑓 𝑀𝑀4" ( ) . & " para 𝜎𝜎 ( ) 𝐸𝐸 𝑓𝑓 para 𝜎𝜎 ( ) = 𝑓𝑓 " (26) " em que 𝑀𝑀4" ( ) = 𝑀𝑀4" ( ) − 𝑀𝑀4 ( ) é o momento fletor adicional após o reforço, sendo 𝑀𝑀4" ( ) o momento fletor na secção para a combinação correspondente a elemento reforçado, 𝑀𝑀4 ( ) é o momento fletor na secção aquando da aplicação do reforço, e . é o braço interno efetivo das armaduras de aço em tração e FRP: . & 𝐸𝐸& & 0.8 𝐸𝐸& + 𝐸𝐸 + 𝐸𝐸 & (27) A tensão de tração instalada na armadura de aço após o reforço pode ser obtida de maneira simplificada por: em que: 𝜎𝜎 ( ) = 𝜎𝜎 ( ) + 𝜎𝜎 ( ) = 3 𝑀𝑀4" ( ) . 43 ( ) = & 𝐸𝐸& & 43 ( 0.85 + ) 𝐸𝐸 ≤ 𝑓𝑓 𝐸𝐸 ≤ 𝑓𝑓 " " (28) (29) VERIFICAÇÕES DOS ESTADO LIMITE DE SERVIÇO De modo geral, as estruturas de betão reforçadas com FRP utilizando a técnica EAR devem satisfazer as seguintes verificações para os estados limites de serviço: (i) limitação das tensões, a fim de que não ocorra cedência da armadura de aço, dano ou fluência excessiva do betão, adesivos ou do FRP; (ii) 665 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas limitação da abertura de fenda; (iii) limitação da deformação. Por limitação de espaço, apresenta-se apenas a formulação para as verificações do item (i). 3.1 Limitação das tensões As verificação das tensões nos materiais constituintes de elemento de betão armado reforçado com FRP são efetuadas admitindo comportamento linear e elástico para estes, tanto nas seções fendilhadas (estado 1) quanto nas não fendilhadas (estado 2). Figura 2. Análise linear elástica de seções reforçadas utilizando a técnica EAR [1]. Desprezando-se a contribuição da armadura de aço e do reforço em FRP, o momento de inércia da secção não fendilhada (estado 1) em elementos de secção retangular, Fig. 2, pode ser aproximada por: 𝑏𝑏 0 12 (30) Se 𝑀𝑀4 𝑀𝑀$+ , a análise deve ser feita utilizando-se a secção fendilhada (estado 2) antes e após a aplicação do reforço FRP. Neste caso, o momento de inércia da secção fendilhada antes do reforço, 3/ , e após o reforço, / é obtido por: = 3/ / 𝑏𝑏 = / 3 0 𝑏𝑏 +( 3/ 3 0 +( − 1) − 1) /( / − / ( 3/ / /) − /) / ( + ( + − / /) + (31) / 3/ ) − & & & − / / (32) sendo & = 𝐸𝐸& ⁄𝐸𝐸$. , e 3/ e / a profundidade do eixo neutro antes e após a aplicação do reforço, respetivamente, obtida através das seguintes correspondentes expressões: 𝑏𝑏 / 2 / 𝑏𝑏 +( 3/ 2 / +( − 1) − 1) /( / − / ( 3/ /) − − /) ( − − ( /) − − 3/ ) & & =0 & − (33) / =0 (34) As tensões na fibra mais comprimida do betão, 𝜎𝜎$ , na armadura tracionado de aço, 𝜎𝜎 , e no FRP, 𝜎𝜎& , são obtidas por: 666 𝜎𝜎$ = 𝜎𝜎$, 𝜎𝜎 = 𝜎𝜎 , !" + 𝜎𝜎 ,D !" + 𝜎𝜎$,D 𝑀𝑀43 = ! 3/ 𝜎𝜎& = 𝜎𝜎&,D ! = ! = ( 𝑀𝑀43 + 3/ ) + 3/ − & 3/ D𝑀𝑀4 & / − D𝑀𝑀4 (35) / / D𝑀𝑀4 / ( (36) /) − (37) / Para elementos de betão em ambientes com classe de exposição de XD, XF e XS, a tensão na fibra mais comprimida da secção deve limitar-se a: 𝜎𝜎$ ≤ 𝑘𝑘𝑓𝑓$, (38) com 𝑘𝑘 = 0. para combinação característica mais desfavorável e 𝑘𝑘 = 0. 5 para a combinação quase permanente mais desfavorável. A tensão na armadura de aço tracionada e no FRP para a combinação característica mais desfavorável deve atender as seguintes correspondentes condições: 𝜎𝜎 ≤ 0.8𝑓𝑓 𝜎𝜎& ≤ 0.8𝑓𝑓 , (39) 𝐸𝐸& 𝐸𝐸 (40) , Finalmente, para a combinação quase permanente mais desfavorável, a tensão no FRP deverá respeitara seguinte condição: 𝜎𝜎& ≤ 𝑓𝑓&, = 0.8, 0.6 e 0.3 para CFRP, AFRP e GFRP, respetivamente. com 4 (41) EXEMPLO DE APLICAÇÃO Nesta secção apresenta-se um exemplo de aplicação da formulação apresentada. Trata-se de uma viga simplesmente apoiada com 7 metros de vão, secção transversal 350 750 e carregamento distribuído. O reforço será efetuado com 2 camadas de manta de CFRP e utilizando a técnica EAR. Os dados para este exemplo são: • Betão classe C30/37: • Armaduras de aço: • • 00 , = 200 = 30 e = 1257 Reforço CFRP (2 mantas): = 1.25 e = 1.5. Combinações: , = 2 3. , = 1.15 = 153.13 (rara), / , = 38 =1 3 , = 8 / , = 2. , = 750 (durante o reforço), , = 18 .2 / = 3283 , / = 22 , , = 2 00 = 372.0 (quase permanente), / , = 57 , , = 1.5 = 180 = , (após o reforço), 667 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 4.1.1 Determinação do momento de fendilhação A posição do eixo neutro 350 2 3 / 3 , antes da aplicação do reforço, é obtido determinando-se a raiz da Eq (8) + ( .1 − 1) 22 ( 3 − 57) − .1 1257 ( 8 − 3) =0 (42) resultando 3 = 151 . Aplicando-se a Eq. (9) e Eq. (10) determina-se o momento de inércia da secção não fendilhada e o momento de fendilhação: 3 = 350 1510 + ( .1 − 1) 22 3 = 2. 3 10 𝑀𝑀$+ = 1 2. Como 𝑀𝑀4 = 153.13 𝑘𝑘 350 750/ = .5 10 = 5 𝑘𝑘 (43) (44) 𝑀𝑀$+ , a extensão inicial no substrato de betão, 𝜀𝜀3 , deve ser considerada: 𝜀𝜀$3 = 153.13 151 = 0.0003 3283 2. 3 10 𝜀𝜀3 = 0.0003 4.1.2 (151 − 57)/ + .1 1257 ( 8 − 151)/ 750 − 151 = 0.0011 151 (45) (46) Método simplificado O valor de cálculo da tensão de tração devido a ocorrência do destacamento induzido por fendas de flexão intermediárias (IC) é determinado pela Eq. (3): 𝑓𝑓&'",)* = 8. 5 𝑀𝑀 (47) O valor de cálculo da resistência do FRP à tração é: Logo, 𝑓𝑓&" = 0.8 2 00 = 185 𝑀𝑀 1.25 𝜎𝜎&" = min[𝑓𝑓&'",)* 𝑓𝑓&" ] = 8. 5 𝑀𝑀 (48) (49) 668 Assim, a extensão 𝜀𝜀&" é: 𝜀𝜀&" = 180 8. 5 = 0.0055 100 (50) A extensão total na face onde o FRP se encontra aplicado, no cenário de pós-reforço é: 𝜀𝜀& = 𝜀𝜀&" + 𝜀𝜀3 = 0.0055 + 0.0011 = 0.00 (51) A profundidade do eixo neutro é obtida pela equação de equilíbrio (Eq. (12)), logo: 2 𝑘𝑘 𝜀𝜀$ ( ) 𝑘𝑘/ 𝜀𝜀$ ( ) 20 =0 350 + 𝜎𝜎 / ( ) 22 − 𝜎𝜎 ( ) 1257 − 8 1 3 (52) Notar que 𝑘𝑘 , 𝑘𝑘/ , 𝜎𝜎 e 𝜎𝜎 / são funções, Eq. (13), (14), (17) e (18), que dependem de . Determinando-se a . Com a Eq. (16) determina-se a raiz da Eq. (52) fica definida a profundidade do eixo neutro, = 1 0 extensão na fibra mais comprimida de betão: 1 0 = 0.0018 ≤ 0.0035 750 − 1 0 𝜀𝜀$ = 0.00 (53) verificando-se que não ocorre o esmagamento do betão. As extensões e tensões nas armaduras de aço são calculadas pelas Eq. (17) e (18): 𝜀𝜀 𝜀𝜀 / = 0.00 = 0.00 8 −1 0 = 0.005 750 − 1 0 1 0 − 57 = 0.0012 750 − 1 0 𝜎𝜎 = 3 7.83 𝑀𝑀 𝜎𝜎 / = 231.25 𝑀𝑀 (54) (55) Finalmente o momento fletor resistente da secção reforçada é obtido pela Eq. (19): e # + 𝑀𝑀!" = 387.51 𝑘𝑘 𝑀𝑀4" 372.0 # + = 387.51 = 0. 𝑀𝑀!" (56) 02 ≤ 1 (57) # + ≥ 𝑀𝑀4" a verificação é satisfeita. Como 𝑀𝑀!" 4.1.3 Método detalhado A Tabela 1 apresentada os resultados da verificação utilizando o método detalhada conforme apresentado na secção 2.2. Para que a verificação em cada elemento entre fendas adjacentes seja satisfeita é necessário que &4" ≤ &!" . 669 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 1. Resultados da análise detalhada. 𝑀𝑀!" (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚) 𝑀𝑀!# (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚) Δ𝑀𝑀!# (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚) 𝜎𝜎$" (𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀) 𝜎𝜎$ (𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀) 𝐹𝐹%!# (𝑘𝑘𝑘𝑘) ∆𝐹𝐹%!# (𝑘𝑘𝑘𝑘) 𝐿𝐿 (𝑚𝑚) 3.50 153.13 372.09 218.97 196.51 347.83 231.77 0.00 3.31 152.68 371.02 218.34 195.94 347.83 229.84 1.93 3.12 151.35 367.79 216.44 194.23 347.83 224.04 5.80 2.94 149.14 362.41 213.27 191.39 347.83 214.36 9.67 2.75 146.04 354.88 208.84 187.41 347.83 200.83 13.54 2.56 142.06 345.19 203.14 182.30 347.83 183.42 17.41 2.37 137.18 333.36 196.17 176.05 347.83 162.14 21.28 2.18 131.43 319.37 187.94 168.66 347.83 137.00 25.14 1.99 124.79 303.23 178.45 160.14 347.83 107.99 29.01 1.81 117.26 284.94 167.68 150.48 347.83 75.11 32.88 1.62 108.85 264.50 155.65 139.68 337.29 31.47 43.64 1.43 99.55 241.90 142.35 127.75 308.48 28.78 2.69 1.24 89.36 217.16 127.79 114.68 276.92 25.84 2.94 1.05 78.29 190.26 111.96 100.48 242.62 22.64 3.20 0.87 66.34 161.21 94.87 85.13 205.57 19.18 3.46 0.68 53.50 130.00 76.50 68.66 165.78 15.47 3.71 0.49 39.77 96.65 56.87 51.04 123.25 11.50 3.97 0.30 25.16 61.14 35.98 32.29 77.97 7.27 4.22 0.11 9.66 23.48 13.82 12.40 29.95 2.79 4.48 = 0.55 𝑀𝑀 e + = 188 Calculando-se: ' , = 0.72 38 2. = 7.55 𝑀𝑀 , ' , = 17.5 0.8 38 (pela Eq. (22)), obtém-se a força resistente de aderência em cada elemento de betão entre fendas: &!" = 2.3 7.55 188 + 0.1 0.55 188 1.5 0 + 2000 188 750 0 350 = 7.80 𝑘𝑘 (58) Analisando a Tabela 1, conclui-se que todos os elementos verificam a condição da Eq. (20). 4.1.4 Limitação das tensões A Tabela 2 apresenta os valores das tensões no betão, na armadura de aço mais tracionada, e no FRP, bem como os seus correspondentes limites, calculados conforme formulação apresentada na secção 3.1. Verifica-se que todos os limites são devidamente respeitados. 670 Tabela 2. Limitação das tensões. 𝜎𝜎 14.80 𝜎𝜎 10.61 13.5 18.0 𝜎𝜎$ 311.69 𝜎𝜎$ 320.0 𝜎𝜎% 𝜎𝜎% 121.31 288.0 36.39 2320.0 CONCLUSÕES No presente artigo foram descritas duas formulações propostas pelo fib90, com diferente nível de exigência de cálculo, para o reforço à flexão de elementos de betão armado (BA) com FRP aplicado segundo a técnica EAR. Foram ainda apresentadas as recomendações do fib90 em termos de tensões máximas que podem ser aplicadas ao betão, armaduras de aço existentes e FRP a ser aplicado. Para adequado uso destas formulações, estas foram aplicadas no dimensionamento de uma viga de BA submetida a carregamento uniformemente distribuído. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o financiamento concedido pela ANI (FEDER - Programa Operacional Factores Competitividade), Aviso 31/SI/2017, ao abrigo do projeto Sticker – Técnica inovadora de reforço estrutural baseada em laminados CFRP de requisitos multifuncionais e aplicados com avançado adesivo de matriz cimentícia, com referência POCI-01-0247-FEDER-039755, e envolvendo a empresa S&P Clever Reinforcement e o ISISE/UMinho. Os terceiro e quarto autores agradecem a bolsa de investigação financiada por este projeto. REFERÊNCIAS [1] fib90, (2019). fib Bulletin No. 90. Externally applied FRP reinforcement for concrete structures. Technical report (229 pages, ISBN 978-2-88394-131-1, July 2019) [2] Zilch, K.; Niedemeier, R.; Finckh, W., (2019). Strengthening of Concrete Structures with Adhesively Bonded Reinforcement – Design and Dimensioning of CFRP laminates and Steel Plates. Wiley Ernst &Sohn, ISBN: 978-3-433-03086-8, 2014. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 671 672 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Estudo do Comportamento Estrutural de “Abobadilhas” Alentejanas Através de Ensaios de Carga João Rei Academia Militar (CINAMIL & CERIS), Lisboa, Portugal, [email protected] António Sousa Gago Instituto Superior Técnico (CERIS), Universidade Técnica de Lisboa, Lisboa, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Pedra & Cal nº 70, versão online em: www.pedraecal.org, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. RESUMO Até meados do século XX era habitual o recurso a abobadas de alvenaria na execução de coberturas e pavimentos em edifícios. Nas regiões contíguas com a Estremadura Espanhola era prática corrente o uso de abóbadas finas, executadas com tijoleiras de três a cinco centímetros de espessura, assentes ao baixo com argamassa de presa rápida, à base de gesso. A colocação das tijoleiras ao baixo (resultando num menor peso por unidade de superfície) e a utilização da argamassa de presa rápida permitiam a execução deste tipo de abóbadas sem recurso a cimbres, ou, quanto muito, com sistemas ligeiros de guiamento e suporte. Foi uma técnica muito usada na bacia do Mediterrâneo, particularmente nas regiões espanholas da Catalunha e Estremadura, e no Alentejo, do lado português, onde é tradicionalmente conhecida por “abobadilha” alentejana. Em 1892 a técnica foi patenteada nos Estados Unidos da América pelo arquiteto catalão Rafael Guastavino, onde a utilizou em obras de referência, como é o caso da abóbada do cruzeiro da Catedral de S. João, o Divino, na cidade de Nova Iorque. Para além da curiosidade histórica e do interesse desta técnica construtiva para uso em intervenções de reabilitação do património construído, a técnica tem um enorme potencial construtivo e estrutural, sendo possível a sua utilização em novas aplicações, muitas delas fora do seu âmbito tradicional. Justifica-se, portanto, um estudo mais aprofundado e quantitativo das capacidades estruturais das abobadilhas alentejanas, que, entre outros aspetos, permita a avaliação da capacidade estrutural destas construções. No presente artigo apresentam-se os resultados de ensaios experimentais e de ensaios numéricos (através de modelos de elementos discretos tridimensionais) recentemente realizados. Os estudos descritos no artigo visam contribuir para a quantificação da capacidade resistente da solução em “abobadilha” alentejana e integram-se numa investigação mais alargada, em curso, sobre esta técnica construtiva. PALAVRAS-CHAVE: “Abobadilha” Alentejana, Abóbada, Alvenaria, Ensaios, Resistência 673 674 1 INTRODUÇÃO Desde sempre, o maior desafio da construção foi o de vencer vãos sob os quais o homem se pudesse abrigar, ou para permitir a ligação entre margens de rios ou de outros obstáculos. Com os Etruscos (900-27 A.C.) e posteriormente com os Romanos, o homem descobriu o “arco”, geometria que permitia vencer vãos com elementos sujeitos apenas a esforços de compressão. As abóbadas finas executadas com tijoleiras cerâmicas assentes ao baixo com argamassa de secagem rápida à base de gesso, constitui uma das mais notáveis variantes, por permitir estruturas de elevada esbelteza, executadas sem o recurso a cimbres ou estruturas de suporte temporárias. Esta técnica foi largamente usada na bacia do Mediterrâneo, desconhecendo-se a sua origem exata e em Portugal existe sobretudo no Alentejo , onde é conhecida por “abobadilha alentejana” [1]. Porém, o conhecimento estrutural das ”abobadilhas alentejanas” é ainda limitado e são raras as investigações que contribuíram para a quantificação das suas capacidades resistentes. Justifica-se, portanto, aprofundar o estudo das capacidades estruturais dessas abóbadas, que, entre outros aspetos, permita a avaliação da sua capacidade estrutural. 2 CAMPANHA DE ENSAIOS EXPERIMENTAIS 2.1 Introdução Na presente investigação levou-se a cabo um conjunto de ensaios experimentais sobre “abobadilhas” de berço à escala real com o objetivo de identificar capacidades estruturais e de calibrar modelos computacionais que possibilitem a verificação da segurança estrutural de situações não estudadas experimentalmente. Do trabalho experimental já realizado [2], o presente artigo descreve os ensaios executados em cinco protótipos de abobadilhas de berço à escala real, com 2.45 m de vão, uma flecha de 0.35 m, 3 cm de espessura e 1 m de largura. 2.2 Configuração Experimental Os protótipos foram executados com tijolos furados de dimensões de 24x12x3 cm3, assentes com argamassa à base de gesso de secagem rápida. As nascenças das “abobadilhas” foram construídas sobre perfis metálicos UNP 140 suportados por dois apoios: um apoio fixo e um apoio móvel. Os apoios foram ligados através de dois tirantes em aço de diâmetros de 8 mm (protótipos ES8, EI8.1 e EI8.2) e de 12 mm (protótipos EI12.1 e EI12.2). 2.3 Ensaios Experimentais e Resultados Cada um dos cinco protótipos foi submetido a dois ensaios de carga, nos quais o carregamento foi materializado por lajetas de betão, com dimensões de 60x40x5 cm3 e massa de 25 kg. No primeiro ensaio de carga as “abobadilhas” foram sujeitas a uma carga distribuída, aplicada no seu extradorso (Fig. 1 e Fig. 2), crescente até um valor máximo 3.20 kN/m2 na variante ES8 (Fig. 1), e de 2.40 kN/m2 nas variantes EI8 e EI12 (Fig. 2). No segundo ensaio, sujeitaram-se os protótipos a uma carga linear aplicada a um terço do vão, crescente até ao colapso do protótipo. (a) Carga Distribuída (b) Carga Linear (c) Rótula no colapso Figura 1. Ensaio ES8: “abobadilha” extradorsada com sacos de areia. (a) Carga Distribuída (b) Carga Linear (c) Colapso: formação das rótulas plásticas (Carga Linear) Figura 2. Ensaios EI8 e EI12: “abobadilha” não extradorsada. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.4 Análise de Resultados Os ensaios revelaram que, não obstante uma elevada esbelteza (t/L = 0.012), as “abobadilhas” apresentam boa capacidade estrutural para cargas verticais, sobretudo para solicitações uniformes. Todas as soluções suportaram sem danos e com reduzida deformabilidade (deslocamentos da ordem de 1 mm; aprox. L/ 2450) a ação duma carga uniformemente distribuída de 2.40 kN/m2. A solução “extradorsada” apresentou um comportamento mais estável, tendo sido possível aplicar uma carga uniforme de 3.20 kN/m2, sem danos e com o mesmo nível de deformação. No que diz respeito à capacidade estrutural das “abobadilhas” quando sujeitas a carregamentos lineares localizados a 1/3 de vão, os protótipos não “extradorsados” apresentaram cargas de colapso da ordem dos 3 kN/m e 2.70-2.94 kN/m, em função do esforço axial nos tirantes. No protótipo “extradorsado registou-se uma carga de colapso de 4.17 kN/m, cerca de 20% superior à carga de colapso dos correspondentes modelos EI8 e EI12. 3 MODELAÇÃO NUMÉRICA 3.1 Modelos e Resultados Com o intuito de generalizar os resultados obtidos na campanha experimental, construíram-se modelos numéricos para simulação de situações de carga e geometrias não testadas experimentalmente. Os modelos basearam-se no método dos elementos discretos [3] que se mostrou adequado na simulação deste tipo de estruturas em trabalhos anteriores [4, 5]. Os modelos reproduziram a geometria dos protótipos e as respetivas condições de fronteira e foram construídos com blocos rígidos. Os modelos reproduziram a geometria dos protótipos e as respetivas condições de fronteira e foram construídos com blocos rígidos. Os danos e toda a deformabilidade foi concentrada nos contactos entre blocos. Os valores adotados para as características mecânicas dos contactos (ângulo de atrito = 35 , constantes de rigidez normal e tangencial = 10 GPa/m, coesão = 0.47 MPa, resistência à tração = 0.04 MPa) resultaram da calibração experimental. Os tirantes foram simulados com os diâmetros respetivos e admitindo comportamento elástico linear (E = 200 GPa). 3.2 Análise de Resultados Os resultados numéricos são próximos dos resultados experimentais, podendo considerar-se que a calibração dos modelos é suficientemente boa. Assim, será possível modelar situações não simuladas experimentalmente, como por exemplo, apoios rígidos que impeçam qualquer tipo de deslocamento. 4 CONCLUSÕES Dos resultados obtidos, destaca-se a extraordinária eficiência estrutural das “abobadilhas”, levando em linha de conta a sua reduzida espessura. Os protótipos suportaram níveis de carga uniforme superiores a 2 kN/m2 sem danos e com reduzidas deformações. Como esperado, os protótipos apresentaram menor eficiência para carregamentos assimétricos, nomeadamente para os carregamentos lineares a 1/3 do vão. Finalmente, as “abobadilhas” apresentaram um comportamento extremamente frágil: deformações relativamente reduzidas com um colapso súbito, sem aviso prévio. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o apoio do engenheiro José Vieira de Lemos na construção e calibração dos modelos de elementos discretos, ao Comando da Academia Militar e ao Laboratório LERM do IST o apoio e a disponibilização de equipamentos/infraestruturas que permitiram a realização da parte experimental. REFERÊNCIAS [1] Mateus, J. (1999). Técnicas tradicionais de construção de alvenaria. Livros Horizonte, Lda. [2] Rei, J.; Gago A. (2018). Abobadilha Alentejana – Uma Técnica Construtiva Tradicional. Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas. [3] Itasca Consulting Group (2003). 3DEC – 3 Dimensional distinct element code, user’s guide, Itasca Consulting Group, Inc., Minneapolis, Minnesota. [4] Santos, J. (2014). Estudo construtivo e estrutural de abóbadas alentejanas. Academia Militar & Instituto Superior Técnico. Dissertação de mestrado. [5] Sarhosis, V.; Bagi, K.; Lemos, J.; Milani, G. (2016) Computational modeling of masonry structures using the discrete element method, Advances in Civil and Industrial Engineering Book Series. 675 676 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Modelos de Gestão e Organização de Obras de Reabilitação do Edificado Hipólito de Sousa CONSTRUCT-Gequaltec, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] Pedro Mêda CONSTRUCT-Gequaltec, Instituto da Construção, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] Diego Calvetti CONSTRUCT-Gequaltec, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] RESUMO A estratégia da UE “Renovation Wave” publicada em outubro refere que o investimento para reabilitação do parque edificado europeu deverá criar 160.000 novos postos de trabalho até 2030. As pequenas e médias empresas de construção representam 90% dos intervenientes em projetos de reabilitação. As intervenções de reabilitação possuem um espectro muito variável, oscilando entre profundas intervenções (semelhantes a obra nova), até intervenções ligeiras com cariz de conservação. As obras de reabilitação são intervenções de mão de obra intensiva, com atividades não repetitivas, sendo primordialmente abastecidas por uma cadeia local da abastecimentos. Os modelos de gestão e a organização de projetos de reabilitação são por isso um desafio. A falta de previsibilidade inerente a estes trabalhos, empresas com estruturas hierárquicas fracas e orçamentos limitados aumentam a complexidade na gestão destes projetos. Os tipos de intervenção condicionam a complexidade dos projetos, e uma maior complexidade incrementa o nível de sofisticação das ferramentas/técnicas de planeamento e controlo necessárias. Os modelos clássicos de gestão de projetos exigiriam das empresas uma organização, processos e recursos que inviabilizam a sua implementação prática em pequenas e médias organizações. Neste contexto, é relevante a investigação e o desenvolvimento de modelos aplicáveis à gestão de projetos de reabilitação. Neste trabalho, partindo de entrevistas com gestores experientes neste tipo de obras procurou-se perceber o atual modus operandi de modo a identificar oportunidades de melhoria nos modelos de gestão e organização destes empreendimentos, conceptualizando propostas de sistemas melhor adaptados às características das obras de reabilitação do edificado. PALAVRAS-CHAVE: Gestão de projetos; Tipos de obras de reabilitação; Estrutura organizacional; Planeamento e Controlo 677 678 1 INTRODUÇÃO O Setor da Construção representa cerca de 9% do PIB europeu e emprega 6% da população ativa no espaço comunitário. É uma das áreas de atividade estruturantes para a economia dos países. Os grandes impactos que este setor tem em termos do emprego e do desenvolvimento económico refletem-se também ao nível dos impactos ambientais. Neste contexto, têm sido várias as ações de nível Comunitário com foco na sustentabilidade, economia circular e, reabilitação do edificado (e.g., LEVELs, Green Deal, Renovation Wave). A Resolução do Conselho de Ministros n.º 8-A/2021 de 03/02/2021 que aprova a estratégia de longo prazo para a renovação dos edifícios em Portugal [1], e que decorre da estratégia Europeia “Renovation Wave” ou vaga de renovação [2], indica como metas para a renovação do edificado, cerca de 363 milhões de m2 até 2030, 635 milhões até 2040 e 748 milhões até 2050 [1]. O Plano de Recuperação e Resiliência (PRR) é um instrumento que se encontra alinhado com as estratégias comunitárias e que pretende promover a retoma da economia nacional face às perdas provocadas pela pandemia causada pelo vírus SARS-CoV-2 [3]. Os investimentos identificados neste plano estão estruturados de acordo com nove roteiros, sendo que muitos estão alinhados com as Metas Climáticas da Comissão Europeia. Da proposta de documento apresentada resulta que as verbas destinadas a intervenções de reabilitação de edifícios representam mais de 10% do valor total, ou seja, um valor superior a dois mil milhões de euros que se perspetiva que tenham de ser executados entre 2021 e 2026. Contudo, as regras para o financiamento destes investimentos exigem respostas mais eficientes e sustentáveis por parte de toda a cadeia produtiva do setor da construção. As características e as circunstâncias específicas de cada projeto traduzem-se em condicionantes que têm influência e podem orientar o desenvolvimento dos planos de gestão [4]. As principais restrições em projetos estão relacionadas com o âmbito da intervenção, o prazo, o custo e a qualidade [4], sendo que o nível de complexidade de cada projeto tem influência direta nas restrições. Os planos de gestão são elaborados com o propósito de controlar as restrições/condicionantes dos projetos objetivando um melhor desempenho e, em última instância, a criação de valor com as mais-valias esperadas para todas as partes envolvidas. As empresas possuem estruturas organizacionais e culturas de gestão próprias. Com efeito, são diversos os fatores que orientam a formação das estruturas organizacionais e da cultura, como por exemplo a localização geográfica, a área de atuação, a dimensão da empresa e dos negócios, entre outros. Os processos de planeamento e controlo são desenvolvidos tendo por base os ativos organizacionais de cada organização. Os planos, processos, políticas, procedimentos e as bases de conhecimento específicas de cada organização/empresa compõem os seus ativos organizacionais [4], que suportam os modelos de gestão aplicados. Toda a documentação histórica dos projetos anteriores, incluindo as lições aprendidas são relevantes para que as organizações possuam processos fortes, estabelecidos e que possam ser replicados. Contudo, as características de uma ainda maior singularidade das obras de reabilitação, adicionada à pulverização das organizações que atuam neste ramo (profissionais liberais e pequenas/médias empresas), com grande volatilidade nos seus recursos humanos, constituem fortes constrangimentos ao estabelecimento de práticas avançadas de gestão nestes empreendimentos. A questão de base para o desenvolvimento desta investigação aponta para uma reflexão sobre a implementação dos modelos de gestão em projetos de reabilitação, conforme a seguir se apresenta: “Que modelos de gestão são usados, e de que modo eles são eficientes (atualidade/futuro)?”. Com o objetivo de perceber quais são os modelos de gestão de projetos mais utilizados nas dimensões das diferentes organizações, realizou-se uma série de entrevistas com gestores e desenvolveu-se uma pesquisa bibliográfica focada nesse diagnóstico e, também para promover no estudo a conceptualização de práticas mais adequadas. 2 MODELOS DE GESTÃO A reabilitação do edificado existente exige procedimentos de gestão diferentes dos de obra nova. No contexto atual, as obras de reabilitação procuram aplicar cada vez mais os princípios da adaptação funcional e da construção sustentável [5]. A dimensão (em termos físicos e em quantidades de trabalho) dos projetos de reabilitação é bastante varíavel. A amplitude destas intervenções pode variar desde simples atos de conservação (e.g., pintura), passando por reforços estruturais e alteração de configurações de espaços, até ao “fachadismo” (que mais se assemelha a uma obra nova) [6]. O ato de reabilitar CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas implica uma série de etapas que são objeto de procedimentos técnicos fundamentados [5], designadamente: análise do estado de conservação das preexistências; compatibilidade de elementos novos com existentes; alternativas para aumentar os níveis de conforto e de desempenho; desenvolvimento de uma auditoria de resíduos tendo em vista a reutilização/reciclagem [7]. A articulação e gestão dos processos para a reabilitação pode ser complexa, e muitas vezes pouco convencional [5], [8]–[10]. Arquitectos, Engenheiros, Entidades Públicas, Utentes, Fornecedores, Trabalhadores, entre outros agentes que fazem parte desde processo criam uma rede com múltiplos canais de comunicação. As ações do projeto devem antecipadamente envolver o maior número de partes interessadas e garantir a correta transmissão da informação para uma rápida tomada de decisão. No início de um projeto de reabilitação são definidos os objetivos da intervenção e devem ser realizadas inspeções (mesmo que visuais para auxílio na tomada de decisão) [5], [8], tendo em vista os objetivos detalhados e estimativa orçamental do investimento. Contudo, para conhecer as características geométricas, construtivas e estudo das preexistências do edifício são necessários levantamentos e diagnósticos preliminares mais detalhados [5], [8]. A dimensão do projeto e o número de partes envolvidas é diretamente proporcional ao nível de complexidade dos processos de gestão. Mesmo pequenas empresas terão sempre uma estrutura organizacional, tendo assim definida uma organização interna com eventual reflexo na sua imagem para o exterior [5]. Devido ao seu cariz mais artesanal, os projetos de reabilitação carecem de ações e respostas rápidas. Frequentemente são necessárias adaptações ao plano inicial para superar contrangimentos previamente não identificados. As organizações são um organismo social, que possuem um conjunto de meios (ativos organizacionais), os quais permitem definir um sistema de relações para tomada de decisões [6]. Especialmente no setor da contrução, as organizações são diretamente dependentes do capital humano e do seu conhecimento (o saber fazer) [5]. Os projetos são desenvolvidos por cada organização com base na sua cultura coorporativa e baseados na estrutura da organização [4]. Empresas com maior estrutura possuem ativos organizacionais melhores estabelecidos e são capazes de transmitir a sua cultura aos seus colaboradores com maior eficácia. Contudo, a alta rotatividade de recursos humanos e a terceirização são fatores que podem dificultar a implementação de sistemas de gestão padronizados. O nível de maturidade em gestão de projetos e os sistemas e processos internos influenciam o desempenho dos projetos [5].As empresas procuram adaptar a sua estrutura organizacional tendo em consideração a complexidade das atividades que desempenham, existindo diversos tipos de estruturas organizacionais [6]. Entre elas descam-se: • Joint Venture (associação de profissionais liberais): Mais adequada para pequenos projetos (geralmente orientada por uma gestão compartimentada e de interface, onde cada profissional gere sua especialidade/arte, numa lógica de projetos únicos/exclusivos. • Simples: Mais adequada a pequenas empresas (geralmente gerida pelo proprietário) [5]. • Funcional: Mais adequada a empresas de média dimensão (com atuação em mercados específicos) [4], [5]. • Divisional: Mais adequada a empresas de média dimensão (que atuem em mercados diversificados). A divisão por departamentos/setores também pode abranger uma compartimentação que visa dar resposta a diferentes fatores, como exemplo, geográficos, processos, produtos/serviços, grupos de clientes. [5] • Matricial: Mais adequada a grandes empresas (onde existe uma divisão por grupos de atividades, dentro um eixo central) [4], [5]. Contudo, a gestão de cada projeto deve ter em consideração as respetivas particularidades, de forma a atingir melhores resultados finais não apenas na dimensão das restrições de projetos clássicas (âmbito, qualidade, prazo e custo) [4], mas também nas dimensões sociais (e.g., repovoamento dos centros históricos e fomento do trabalho local) e foco na reutilização de materiais e na melhoria da eficiência energética dos edifícios, entre outros [5]. As falhas e omissões são inerentes ao ato de construir. Os processos de planeamento e controlo visam mitigar as falhas e otimizar os recursos. A gestão de obras tem limitações, sendo o processo controlado com inspeções, e através de cronogramas, diagramas de recursos humanos e de equipamentos, entre 679 680 outros meios de controlo função do tipo de obra [5], [8]. No caso das obras de reabilitação, as falhas são ainda mais frequentes, em parte devido a um conjunto de incertezas provenientes de singularidades e especificidades das próprias preexistências e do seu desconhecimento [5]. Cada elemento existente tem características de unicidade [5], [8], exigindo um rigoroso esforço de planeamento e controlo visando mitigar os problemas e assegurar rápidas respostas. 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1 Ferramentas de gestão mais utilizadas A Tabela 1 apresenta, por ordem de utilização, dez ferramentas de planeamento e controlo utilizadas especificamente em projetos de reabilitação [10]. Indica-se que, nos projetos de reabilitação são adotadas muitas metodologias clássicas nos processos de planeamento e controlo, como por exemplo, o Método do Caminho Crítico (CPM), Técnicas de Avaliação e Revisão do Programa (PERT) e gráficos de barras (Gantt) [10]. Tabela 1. Classificação conforme usos. A Fig. 1 apresenta a visão atual do uso destas ferramentas (e com a adição de práticas Lean na construção, “#_Lean”) com base na dimensão das empresas, conforme informações prestadas nas entrevistas. Destaca-se ainda a utilização da metodologia Lean. Foi possível compreender que algumas empresas de maior dimensão procuram aplicar o Lean como princípio, adaptando ferramentas específicas para cada tipo de projeto. Como exemplo, embora um projeto de reabilitação possa obter pouca vantagem na utilização de linhas de balanço, podem aplicar-se ferramentas Lean relativas a infografia (cores e status). Também, pode-se identificar que algumas técnicas são efetivadas de forma tácita. Com destaque, o acompanhamento de marcos de uma determinada obra é realizado de forma “informal“, ou seja, não existe um documento denominado “cronograma de marco”. Contudo, as atividades-chave são selecionadas e estipula-se um prazo de execução, o qual é acompanhado pelos intervenientes. Figura 1. Enquadramento conforme amostra inquerida. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Constata-se que o conhecimento formal de metodologias de planeamento e controlo é mais evidenciado em profissionais com experiência em projetos de maior dimensão e/ou que tenham trabalhado em empresas com uma maior estrutura. Não obstante o conhecimento formal, sempre e de alguma forma são implementados mecanismos para o planeamento e controlo das atividades em projetos de reabilitação. Identifica-se nos profissionais e empresas uma cultura (em maior ou menor grau) que visa estabelecer métricas para o acompanhamento dos projetos. Evidentemente, embora o conhecimento teórico não iniba o desenvolvimento dos projetos, fica claro que a eficácia no desenvolvimento das obras tende a aumentar na direta proporção da adoção de métodos de planeamento e controlo. 3.2 Eficiência na utilização de métodos de planeamento e controlo Em geral, os projetos de reabilitação são bem conduzidos, contudo, existe espaço para melhorias. Gestores com experiência, sejam eles Diretores, Supervisores, Encarregados, conseguem gerir a imprevisibilidade. É aqui que, muitas vezes, a gestão “teórica” e as melhores práticas são refutadas, tendo em conta esta capacidade empírica de gestão. A aprendizagem em grupo existe cada vez menos. O que se constata são as habilidades individuais e as poucas ações estruturadas por parte das empresas. As informações recolhidas apontam para uma taxa de sucesso de efetividade das tarefas do planeamento semanal com uma variação entre 50-70%. Este facto demonstra ainda mais a característica da imprevisibilidade dos trabalhos de reabilitação. A escassez de recursos humanos na construção é algo reconhecido. Projetos com mão de obra fixa e da própria empresa permitem a implementação de práticas de gestão que se alinham com os processos do trabalho. A subcontratação e a alta volatilidade dos recursos humanos geram dificuldades na incorporação de metodologias mais avançadas de gestão. Em geral, poucas empresas implementam rotinas de reuniões semanais e troca de impressões acerca das tarefas (constrangimentos). Identificam-se os seguintes métodos de gestão aplicados com sucesso em projetos de reabilitação: Listas de pendências; Planeamento semanal no terreno e registo/comunicação das tarefas à executar por email; Painéis com os projetos afixados e notas (‘post-it’) também afixados com as tarefas à executar; Painéis com os projetos afixados e notas (‘post-it’) a identificar os problemas encontrados, sendo estes, afixados no local de ocorrência; Planta dos projetos com pintura indicativa acerca do andamento dos trabalhos; Cronogramas e Estruturas analíticas de projetos (WBS); PERT/CPM; Lean com aplicações de métodos adaptados/adequados às necessidades de cada obra (e.g., linhas de balanço). 3.3 Caracterização das obras (complexidade) Das entrevistas detaca-se que a caracterização do tipo de intervenção é extremamente relevante para a identificação do nível de complexidade dos projetos. Esta serve também de orientação quanto à seleção das ferramentas/técnicas de planeamento e controlo. Embora existam algumas terminologias para caracterização dos níveis de reabilitação, não é possível uma analogia direta com a complexidade dos projetos. As intervenções podem ser classificadas quanto ao nível de reabilitação [11] como sendo Reabilitação Ligeira; Reabilitação Média; Reabilitação Profunda; Reabilitação Excepcional. Alguns dos entrevistados relacionaram a complexidade dos projetos com o tipo de construção, ou seja: Edifícios de pedra e madeira; Primeiros edifícios em betão com cantaria; Estruturas reticuladas de betão armado; Estruturas mistas aço-betão. Com efeito, este aspeto interliga-se com a época das construções, como exemplo apontado por um dos entrevistados: “Características e níveis de intervenção variáveis, da média no caso de apartamentos de meados do séc.XX, a profunda no caso de edifícios do séc. XIX e início do séc. XX. Contudo, não existe modelo de tipificação.“. Outros fatores que influenciam a complexidade dos projetos tendo em consideração as entrevistas são os seguintes: Localização da obra (Centros históricos; Malha urbana consolidada com limitação de acessos; Malha urbana consolidada sem limitação de acessos; Periferias/Campo com limitação de acessos; Periferias/Campo sem limitação de acessos); Escala da intervenção (Quarteirão/Empreendimento; Edifício; Envolvente Exterior/ Zonas Comuns; Fogo/Zonas); Padrão/Valor patrimonial (Baixo; Médio; Elevado); Uso/Utilização (Residencial; Não-residencial; Misto); Ocupação (Mantendo o uso; Sem utilização); Geração de resíduos (Baixo; Médio; Elevado). Tendo por base uma matriz contendo todos estes elementos é possível visualizar uma caracterização dos tipos de projetos que melhor reflete a complexidade de cada obra. Daqui resulta uma nomenclatura 681 682 com foco nos objetivos e características das intervenções, designadamente: Fachadismo (similar obra nova); Ampliações/Incrementos; Reparações/Correções Pontuais; Reparações Estruturais/Funcionais; Melhorias Energéticas/Bonificações. 3.4 Propostas de modelos melhor adaptados Pode constatar-se que os modelos de gestão e de organização de obras no contexto dos projetos de reabilitação são norteados por dois vetores principais, a complexidade das obras e a dimensão das empresas/joint venture que irão realizar a obra. Face ao exposto, procurou adaptar-se um modelo indicativo relacionando a complexidade da obra, a configuração das organizações e um “pacote“ de ferramentas/metodologias de planeamento e controlo melhor adaptados para cada caso, conforme apresentado na Fig. 2. Destaca-se que os modelos mais avançados têm neles contidos as ferramentas/metodologias presentes nos agrupamentos com menor nível de sofisticação, sendo estes: • Controlo de marcos e tarefas com apoio visual em obra. Toda a informação é apresentada de forma visual para facilitar a comunicação e o conhecimento. Incentiva-se a divulgação/apresentação da informação de forma visual, conforme boas práticas e também baseado em metodologias que utilizam-se de painéis informativos (Canvas), como exemplo o Kanban. Num conceito inicial, podese assumir para projetos de menor complexidade apenas um controlo por marcos de realização (com peridiocidades variadas, onde se indica um controlo de atividades/trabalhos/fases com no máximo 2 semanas/40 horas [4]). Estes marcos podem ser acompanhados tanto em plataformas electrónicas (e.g., Trello), como painéis afixados nas frentes de serviço (podendo conter plantas, quadros de acompanhamentos com ‘post-it’, etc.). Este nível de planeamento e controlo é mais superficial se apenas incorporar as metas maiores (marcos). Contudo, são também indicados para comunicar planos mais detalhados, e podem/devem ser incorporados em abordagens mais sofisticadas, como se vê na evolução do agrupamento das ferramentas/métodos conceptualizado. • Cronogramas e apropriação de rendimentos. Um controlo mais detalhado das tarefas a realizar no tempo é mais orientativo e permite sistematizar a lógica de desenvolvimento dos projetos. Esta abordagem de planeamento, sem prejuízo de formas mais rudimentares, já é mais propícia para uso com com meios electrónicos, por exemplo, ficheiro .xls. Ao mesmo tempo, é relevante uma apropriação mais detalhada dos rendimentos nas dimensões dos materiais e dos trabalhadores. Técnicas de avaliação de entrada de recursos pela quantificação das tarefas executadas trazem um maior conhecimento acerca da produção (e.g., Euros/m2, horas-Homem/m2). • Cronogramas em Sistemas específicos e análises (Gantt/PERT/CPM). Utilização de sistemas de planeamento/controlo mais sofisticados (e.g., MSProject, Procore) permitem a aplicação de uma série de métodos como redes de precedência, avaliação do caminho crítico, alocação e nivelamento de recursos, entre outros. Tais ferramentas carecem de conhecimentos e de recursos humanos especializados, para além de um esforço inicial para o desenvolvimento do planeamento (estruturação de um cronograma, detalhe do âmbito e criação de uma estrutura analítica do projeto), sendo imprescindível o efetivo controlo, com a atualização contínua com dados relevantes sobre o desenvolvimento do projeto. • Lean na Construção. O conceito de construção enxuta, agrega os termos de Gestão da Qualidade Total e, Just in Time, entre outros. O desenvolvimento de fluxos (materiais, trabalhos, construção e informação) consolidam as informações do projeto. Tendo como princípio a redução dos desperdícios e das variabilidades, com a redução dos ciclos produtivos e, por conseguinte, com o aumento da transparência nos processos e a maior criação de valor agregado. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 2. Enquadramento conforme amostra inquerida. 4 CONCLUSÕES Os próximos anos perspetivam-se como muito positivos para o mercado da reabilitação de edifícios. O património edificado que será objeto destas intervenções é distinto do que foi objeto de reabilitação no passado recente, o que colocará novos desafios a diferentes níveis e, sobretudo, em termos das metodologias de gestão. Analogamente, as exigências serão também diferentes, sendo certo que as mesmas obrigam a uma visão e controlo mais abrangentes. Um modelo de tipificação das obras de reabilitação adaptado à configuração das organizações que executam as intervenções pode orientar melhor a aplicação dos métodos de planeamento e controlo. Pode constatar-se que, embora exista um conhecimento geral acerca das diferentes metodologias de gestão e de organização de obras, não existe ainda uma cultura difundida no setor que possibilite que as práticas mais adequadas sejam estabelecidas em obra. O investimento na formação dos profissionais é necessário para que, em conjunto com ações empresariais, sejam desenvolvidas e configuradas ferramentas/metodologias mais adequadas para cada projeto de reabilitação tendo em consideração as suas especificidades. Os desenvolvimentos futuros têm como objetivo o desenvolvimento de um modelo para caracterização do nível de complexidade das obras de reabilitação e a realização de experiências em contexto real para aferir as melhores práticas de gestão e/ou as mais eficientes função do contexto/cultura das empresas e seus recursos humanos. Deste modo, pretende-se contribuir para uma resposa mais eficaz do setor nas intervenções de reabilitação. AGRADECIMENTOS Este trabalho foi financiado por: Financiamento Base - UIDB/04708/2020 e Financiamento programático - UIDP/04708/2020 da Unidade de Investigação CONSTRUCT - Instituto de I&D em Estruturas e Construções - financiada por fundos nacionais através da FCT/MCTES (PIDDAC). REFERÊNCIAS [1] Resolução do Conselho de Ministros, “Aprova a Estratégia de Longo Prazo para a Renovação dos Edifícios (n.o 8-A/2021),” Diário da República. 2021. [2] European Union, “A Renovation Wave for Europe - greening our buildings, creating jobs, improving lives,” vol. COM(2020). pp. 1–26, 2020. [3] R. Portuguesa, “PRR - Plano de Recuperação e Resiliência.” 2021. [4] PMI, Um guia do conhecimento em gerenciamento de projetos (Guia PMBOK). Sexta edição. Newtown Square, Pa.: Project Management Institute, Inc., 2017. [5] R. A. F. de Oliveira, “Metodologia de gestão de obras de reabilitação em centros urbanos históricos,” FEUP, 2012. [6] R. Pilcher, Principles of construction management (third edition). McGraw-Hill, 1992. [7] European Union, “Guidelines for the waste audits before demolition and renovation works of buildings. UE Construction and Demolition Waste Management. Ref. Ares(2018)2360227 - 03/05/2018,” Brussels, 2018. [8] S. Kemmer, “Development of a Method for Construction Management in Refurbishment Projects,” University of Huddersfield, 2018. [9] S. Kemmer and L. Koskela, “Understanding production management of refurbishment projects of a housing association - An exploratory case study,” 22nd Annu. Conf. Int. Gr. Lean Constr. Underst. Improv. Proj. Based Prod. IGLC 2014, pp. 651–662, 2014. [10] S. Kemmer and L. Koskela, “Developing a lean model for production management of refurbishment projects,” IGLC 2012 - 20th Conf. Int. Gr. Lean Constr., 2012. [11] LNEC, Guia técnico de reabilitação habitacional (volume 1). Lisboa: Laboratório Nacional de Engenharia Civil, 2006. 683 684 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Livraria Lello – Inspecção e diagnóstico estrutural Valter Lopes NCREP Lda., Porto, Portugal, [email protected] Tiago Ilharco NCREP Lda., Porto, Portugal, [email protected] Nuno Monteiro NCREP Lda., Porto, Portugal, [email protected] Alexandre A. Costa NCREP Lda./ISEP, Porto, Portugal, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Pedra & Cal nº 70, versão online em: www.pedraecal.org, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. 1 INTRODUÇÃO A importância de um bom trabalho de inspecção e diagnóstico num processo de reabilitação é inegável, sendo particularmente relevante em casos como o da Livraria Lello, um dos mais interessantes e icónicos edifícios da cidade do Porto. A intervenção da NCREP foi dividida por duas fases: numa primeira fase foram abordados a cobertura, os pavimentos e os elementos de suporte de tectos; numa segunda fase, foi analisada a escada, o mais notável elemento no interior da livraria. Procurou-se desde o início que a intervenção fosse tão minimalista quanto possível, respeitando o elevado valor do edifício ao mesmo tempo que garantisse a sua segurança [1]. 2 FASE 1 – COBERTURA, PAVIMENTOS E ESTRUTURA DE SUPORTE DE TECTOS 2.1 Cobertura, pavimentos e tecto do piso 1 – Inspecção e diagnóstico estrutural Os resultados obtidos na inspecção visual, nas sondagens e nos ensaios realizados permitiram a caracterização construtiva, a identificação e a avaliação da intensidade e extensão de ataques de agentes bióticos, nomeadamente fungos xilófagos, insectos de ciclo larvar (caruncho) e insectos sociais (térmitas). Realça-se os ensaios realizados com resistógrafo [2], que permitiram avaliar com maior rigor o estado de conservação das peças de madeira, em particular no seu interior, assim como as medições do teor de humidade, quase sempre inferiores a 15%. Das acções realizadas concluiu-se que os principais danos se verificavam em elementos secundários, nomeadamente varas e ripas, onde foram encontrados alguns ataques de térmitas e de caruncho [3]. Os resultados obtidos na inspecção visual, complementados pelos ensaios realizados com resistógrafo, permitiram identificar alguns pontos com ligeiros ataques superficiais de agentes bióticos. 2.2 Intervenção No caso das coberturas, as intervenções visaram a reabilitação pontual de elementos, ou zonas que se encontravam degradadas. Foi possível manter todos os elementos da estrutura principal da cobertura, nomeadamente as asnas, madres, cumeeiras e rincões. Por outro lado foi prevista a substituição da estrutura secundária (varas e ripado) por novos elementos de madeira. Foi ainda preconizada a limpeza e tratamento preventivo de todos os elementos de madeira através da aplicação, por pincelagem ou aspersão, de um produto de tratamento contra insectos e fungos xilófagos [3]. Relativamente aos pavimentos, concluiu-se que a estrutura de madeira existente poderia ser mantida, através de acções de limpeza e tratamento, semelhantes às propostas para a cobertura [3]. Foi ainda 685 686 previsto o reforço pontual dos apoios das vigas de pavimento do piso 0 mais degradados com recurso a chapas metálicas ligadas através de varões roscados. 3 FASE 2 – ESCADA CENTRAL Numa segunda fase da intervenção, foi estudada a escada central da livraria [4]. A sua estrutura destaca-se dos restantes elementos do edifício pelo uso de betão armado como material estrutural. A estrutura é assim composta por três vigas que seguem a forma da escada, responsáveis em parte pela transmissão dos esforços actuantes na laje de escada para os apoios no piso 0 e piso 1, além do funcionamento em casca dos degraus. Existem ainda dois pilares alinhados com o arranque da escada que suportam parte das cargas existentes nas vigas superiores. Figura 3.1. Vistas em alçado da escada central com registo fotográfico da escada central Foram realizados vários ensaios não destrutivos com o intuito de caracterizar a sua estrutura. De destacar os ensaios de identificação dinâmica in situ, recorrendo à vibração ambiental, imposta à estrutura por factores ambientais como o vento, o tráfego urbano, maquinarias etc. Com a colocação de acelerómetros em posições criteriosamente definidas foi registada a resposta dinâmica da estrutura em termos de acelerações. De seguida os dados registados são numericamente tratados com recurso a técnicas de análise espectral [5], determinando assim características dinâmicas da estrutura como as suas frequências de vibração e deformadas modais. Foram utilizados um total de 9 acelerómetros, posicionados nas direcções principais (x, y e z) que permitiram a execução de 3 setups distintos (Figura 3.2). Figura 3.2. Plantas com localização dos setups do ensaio de Identificação Dinâmica Posteriormente foi desenvolvido um modelo de cálculo automático, tendo-se considerado essencialmente elementos finitos de casca. O processo de calibração do modelo numérico é feito através de um processo iterativo de tentativa e erro até à convergência dos resultados numéricos e experimentais, através da manipulação de parâmetros como a rigidez, massa e condições de apoio da estrutura. A Tabela 3.1 resume os resultados da calibração relativamente às frequências e MAC (Modal Assurance Criterion [5]) CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 3.1. Comparação entre os valores de frequências de vibração natural experimentais e numéricos e parâmetro MAC Após a calibração do modelo, verificou-se que a escada apresentava um comportamento adequado, sendo possível a sua manutenção com recurso aos trabalhos já previstos de conservação e restauro. Ainda assim, dada a sua utilização, foi prevista a monitorização com recurso a um sistema semelhante ao utilizado para a identificação dinâmica. De modo a ensaiar a identificação de anomalias no funcionamento estrutural da escada na futura fase de monotorização, foram simulados no total nove eventuais cenários de dano associados a possíveis deteriorações nos elementos estruturais de betão armado. Estas simulações consistem principalmente na representação da fendilhação em pontos críticos da estrutura (Figura 3.3), tais como pontos de maior deformação e ligações entre elementos. Figura 3.3. Análise do modelo numérico com localização de cenários de dano O sistema de monitorização medirá as frequências e permitirá avaliar as configurações modais, permitindo identificar potenciais cenários de dano, de acordo com as simulações anteriormente descritas. 4 CONCLUSÕES Com recurso a diversas técnicas de ensaio não destrutivo, sempre complementadas pela inspecção visual, foi possível preconizar medidas de intervenção pontuais, de cariz essencialmente preventivo, salvaguardando assim o elevado valor patrimonial do edifício. Foi ainda prevista uma monitorização da escada central, que será sustentada pela avaliação numérica previamente desenvolvida e que permitirá detectar antecipadamente fenómenos de degradação da estrutura da escada. REFERÊNCIAS [1] ICOMOS (2004) - Recomendações para a Análise, Conservação e Restauro Estrutural do Património Arquitectónico do ICOMOS. [2] ILHARCO, T. (2008) - Pavimentos de madeira em edifícios antigos. Diagnóstico e intervenção estrutural. Porto: Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Tese de mestrado. [3] NCREP (2016) - Relatório de Inspecção e Diagnóstico Estrutural – Cobertura e Pavimentos Livraria Lello, Porto. [4] NCREP (2020) - Relatório de Inspecção e Diagnóstico Estrutural – Escadaria Central da Livraria Lello, Porto. [5] LOPES, V. (2009) - Identificação Mecânica e Avaliação do Comportamento Sísmico de Chaminés em Alvenaria. Porto: Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Tese de mestrado. 687 688 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Causas, prevenção e reparação da corrosão de armaduras em betão armado à luz da norma NP EN 1504 Catarina Santos (RISCO-Departamento de Engenharia Civil UA, [email protected]) Rafael Anjos (RISCO-Departamento de Engenharia Civil UA, [email protected]) Paulo Cachim (RISCO-Departamento de Engenharia Civil UA, [email protected]) RESUMO A corrosão das armaduras é um dos principais agentes responsável pela deterioração, de uma estrutura de betão armado. Os custos de reparação podem representar 3% do produto interno bruto (PIB) dos países desenvolvidos e chegar aos 5% onde climas severos com elevadas temperaturas e humidade relativa do ar são comuns, como no médio oriente, o que ilustra bem a importância de a evitar, bem como a necessidade da sua deteção e de uma eficaz reparação. O presente trabalho apresenta as causas, as consequências e as soluções de reabilitação e reforço para as estruturas de betão armado danificadas pela corrosão de acordo com a Norma Europeia NP EN 1504. Expõe-se as principais causas de deterioração do betão armado com especial enfoque na corrosão das armaduras e o seu enquadramento na NP EN 1504. Posteriormente, é explorado com detalhe o fenómeno da corrosão das armaduras e as suas origens, seguindo-se a apresentação de anomalias e danos causados pela corrosão no betão armado, bem como a importância de uma reparação atempada e eficaz. São apresentados os cinco princípios relativos aos defeitos no betão por ação da corrosão estabelecidos na NP EN 1504 e abordadas as diversas metodologias de reparação à luz da norma. A corrosão das armaduras no betão armado é assim um problema grave que deve ser prevenido desde a fase de projeto da estrutura, uma vez que a consequência na diminuição do tempo de vida útil das estruturas pode ser significativa, reduzindo-o significativamente devido a este efeito. Quando detetado durante a vida da estrutura, a sua reparação deve ser realizada à luz da norma NP EN 1504, que fornece o enquadramento para os produtos e sistemas de reparação e proteção de estruturas de betão e, simultaneamente, padroniza as atividades de reparação e fornece um modelo para a sua reparação e proteção. PALAVRAS-CHAVE: Reparação; Proteção; Corrosão; Princípios 689 690 1 INTRODUÇÃO A construção de estruturas em betão armado teve início em meados do séc. XIX, verificando-se um aumento gradual do seu uso devido às vantagens que apresenta, com especial destaque para os últimos 50 anos, onde se evidência como material estrutural predominante. Contudo, a experiência tem demonstrado que estas estruturas apresentam muitas vezes graves problemas de durabilidade, sendo uma das principais causas da sua deterioração, a corrosão das armaduras, agravada pela presença de cloretos no betão e/ou carbonatação do mesmo. Assim, este trabalho apresenta os requisitos que a NP EN 1504, Produtos e sistemas para a proteção e reparação de estruturas de betão/Definições, requisitos, controlo da qualidade e avaliação da conformidade, define e específica para produtos e sistemas de proteção e reparação de estruturas de betão armado, que se encontram deterioradas ou podem sofrer deterioração por ação da corrosão, bem como o controlo e a especificação da qualidade dos trabalhos, com vista a explicar e expor com clareza toda a análise das anomalias presentes na estrutura de betão. 2 ENQUADRAMENTO A corrosão no betão é um fenómeno eletroquímico que ocorre quando há a existência de um eletrólito, diferença de potencial e a presença de oxigénio. É um processo que engloba uma reação anódica e catódica. Na zona anódica dá-se a oxidação do metal, onde este é dissolvido e ocorre a transferência de iões para a solução, que serão depois consumidos na reação catódica. Nas estruturas de betão, a proteção das armaduras tanto a nível físico como a nível químico é assegurada pelo elemento de betão. A proteção física deve-se à camada de recobrimento promovida pelo betão envolvente. Por sua vez, a proteção química é devido à existência de um filme (película) de óxidos (Fe3O4 e/ou Fe2O3) na superfície do aço, designada por camada passiva, que é formada durante a hidratação do betão. A alcalinidade do betão, com um pH da ordem de 13, permite manter esta camada, protegendo as armaduras contra a corrosão [1]. As causas da corrosão das armaduras encontram-se resumidas na Fig. 1. Figura 1. Causas de corrosão nas armaduras A corrosão das armaduras no betão ocorre fundamentalmente devido a dois fatores: a carbonatação do betão e a ação dos cloretos. Existe outra forma de corrosão, que pode ser causada pelas correntes parasitas, que acontece quando os metais com potenciais elétricos diferentes estão ligados entre si no betão, promovendo assim fenómenos de corrosão, ou quando existem correntes estáticas com origem, por exemplo, em fontes de alimentação ou redes de transmissão de energia [2]. A reação química que origina a carbonatação é a reação entre os compostos de cálcio, em particular o Ca(OH)2 e o CO2, responsável pelo decréscimo da alcalinidade do betão até valores abaixo de pH=9 após a carbonatação completa do betão. A diminuição de alcalinidade provoca uma alteração na estabilidade química do filme de passivação da armadura, dando início ao processo de corrosão generalizada, que vai progredindo da superfície para o interior, levando a um aumento da concentração de tensões no interior do betão. Por outro lado, a presença de iões cloreto na profundidade do reforço quebra a camada passiva do betão não carbonatado, ocorrendo a penetração dos mesmos através da rede de poros do betão, que por sua vez, permite o contacto entre os cloretos e a armadura [1]. A corrosão proveniente deste tipo CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas de ação corresponde a uma corrosão localizada, que poderá transformar-se numa corrosão uniforme, caso a rotura da camada de recobrimento seja total. A origem deste fenómeno pode ocorrer sobretudo em ambientes marinhos ou em climas frios, devido à existência de sais que podem penetrar através dos poros até ao interior do betão. A intrusão dos cloretos pode ser realizada por difusão (ocorrendo em poros parcial ou totalmente cheios de água) ou por sucção por capilaridade da água que contém os cloretos. O cimento tem uma certa capacidade química e física para se ligar aos iões cloreto (formando o sal de Fridell), dependendo da concentração de cloretos na água dos poros, sendo garantido o equilíbrio entre os iões de cloreto ligados e livres. Apenas os iões cloreto livres são importantes para a corrosão das armaduras [1]. De seguida, serão apresentados os principais danos causados pela corrosão no betão armado, bem como cincos princípios estabelecidos na NP EN 1504 relativos aos defeitos do betão por ação da corrosão e a abordagem de diversas metodologias de reparação à luz da norma. 3 ANOMALIAS E DANOS CAUSADOS PELA CORROSÃO NO BETÃO ARMADO A corrosão das armaduras é o principal agente responsável pela deterioração das estruturas de betão armado. Por todo o mundo, os custos de reparação podem representar 3% do produto interno bruto (PIB) dos países desenvolvidos e chegar aos 5% onde climas severos com elevadas temperaturas e humidade relativa do ar são comuns, como no Médio Oriente [3]. Usualmente, a corrosão é identificada através dos danos visíveis na camada de recobrimento, tais como a fendilhação, destacamento do betão ou visibilidade de pontos de oxidação. Na Fig. 2, apresentam-se algumas formas possíveis para fissuras originadas por corrosão das armaduras. Figura 2. Algumas formas possíveis para fissuras originadas por corrosão das armaduras As camadas destacadas são consequência das características expansivas da reação de corrosão, pois estas geram, na zona de contacto da armadura com o betão circundante, tensões de tração que resultam em fissuras e destacamentos localizados ou totais. Numa fase posterior, estas fissuras são preenchidas pelos produtos da reação de carbonatação, que usualmente são duas a seis vezes mais volumosos do que quando presentes no aço consumido [4]. A fissuração do betão numa fase inicial ocorre nos cantos do elemento afetado, progredindo, devido à facilidade crescente de penetração dos agentes agressivos, ao longo da sua largura total. A corrosão tem associados diversos efeitos nocivos para os elementos em betão armado, como sejam a redução da secção das armaduras, a fissuração e, por consequência, o aumento das deformações. Estes efeitos podem comprometer a capacidade resistente da estrutura, em estado limite último, e a sua aptidão para o serviço, em estado limite de utilização. A rotura de um elemento fortemente atacado pela corrosão ocorre na zona onde a armadura está deteriorada e o betão carbonatado. 691 692 MÉTODOS DE REPARAÇÃO À LUZ DA NP EN 1504 A norma NP EN 1504 Produtos e sistemas para reparação e proteção de estruturas de betão padroniza as atividades de reparação e proteção das estruturas de betão, enquadrando as atividades dos técnicos nelas envolvidos mantendo a satisfação dos consumidores. A norma está dividida em 10 partes distintas, que abordam diferentes formas de reparação e/ou proteção, conforme se apresenta na Tabela 1. A norma lida com todos os aspetos do processo de reparação e/ou proteção, incluindo: a) Definições e princípios de reparação; b) Necessidade de diagnósticos precisos das causas da deterioração antes da especificação do método de reparação; c) Compreensão detalhada das necessidades do cliente; d) Requisitos de desempenho dos produtos e métodos de ensaio; e) Controlo de produção na fábrica e avaliação da conformidade, incluindo a marcação CE; f) Métodos de aplicação e controlo da qualidade dos trabalhos. A norma estabelece ainda onze princípios de reparação do betão que permitem a prevenção ou estabilização dos processos de deterioração físicos ou químicos do betão e da corrosão das armaduras. Os Princípios 1 a 6 referem-se aos defeitos no betão em si, enquanto os princípios 7 a 11 estão relacionados com os danos resultantes da corrosão das armaduras. A Tabela 2 ilustra estes princípios. A escolha de princípios de reparação apropriados constitui a parte mais importante da conceção dum projeto de reparação. A natureza e a utilização da estrutura poderão ter uma influência significativa sobre a escolha dos princípios de reparação [5]. De seguida descrevem-se sumariamente os Princípios 7 a 11 relativos à corrosão das armaduras. 4.1 Princípio 7: manutenção ou restauro da passividade O Princípio 7 é referente aos métodos de tratamento ou substituição do betão da camada que envolve as armaduras de forma a reduzir o risco de corrosão. Na norma, este princípio encontra-se dividido em cinco partes que tratam, respetivamente, do aumento da camada de recobrimento com novo betão ou argamassa, da substituição do betão contaminado ou carbonatado, da realcalinização eletroquímica do betão carbonatado e da realcalinização eletroquímica do betão carbonatado através de difusão e extração de cloretos. Tabela 1. Partes da norma NP EN 1504 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 2. Princípios de reparação de estruturas de betão 4.1.1 Método 7.1 - aumento do recobrimento com betão ou argamassa O método 7.1 aplica-se na situação em que a armadura está passivada, podendo ser colocada uma camada adicional de betão ou argamassa para garantir a proteção adicional [5]. 4.1.2 Método 7.2 - substituição do betão carbonatado ou contaminado O método 7.2 utiliza-se na situação em que a armadura deixa de estar protegida como resultado da penetração de cloretos ou da carbonatação. A reparação consiste na substituição do betão carbonatado ou contaminado por um novo betão ou argamassa. É de notar que, se os cloretos permanecerem no betão, existe o risco de contaminação da reparação por difusão e consequentemente a formação de ânodos incipientes na armadura no betão adjacente. Nestas ocasiões, poderá ser necessário considerar outros métodos ou ser requerida uma proteção adicional da reparação com um sistema de proteção superficial de acordo com o Princípio 1 [5]. 4.1.3 Método 7.3 - realcalinização eletroquímica do betão carbonatado O método 7.3 utiliza.se na situação em que a armadura se encontra passivada ou não passivada, e permite fornecer uma proteção adicional contra a corrosão, por meio da realcalinização eletroquímica, que aumenta a alcalinidade do betão carbonatado ao mesmo tempo que passiva a armadura. Este método é aplicado seguindo os princípios do CEN/TS 1438-1, Eletrochemical realkalization and chloride extraction treatments for reinforced concrete-Part 1: Realkalization. É de referir que a vida útil do tratamento poderá ser prolongada por meio da aplicação de um revestimento adequado [5]. 4.1.4 Método 7.4 - realcalinização do betão carbonatado por difusão O método 7.4 é utilizado na situação em que o betão se encontra bastante carbonatado. Consiste na aplicação de betão ou de uma argamassa na superfície do betão existente, realizado com cimentos altamente alcalinos permitindo a realcalinização do betão, por difusão, a partir da superfície. Existe ainda uma limitada experiência e conhecimento com a utilização destes métodos [5]. 4.1.5 Método 7.5 - extração eletroquímica de cloretos O método 7.5 utiliza-se na situação em que a armadura está passivada ou não passivada devido ao ingresso de cloretos. O método providencia uma proteção adicional contra a corrosão através da extração eletroquímica de cloretos, que propicia um ganho de alcalinidade devido à redução de iões cloro no betão adjacente à armadura. Este método será aplicado seguindo os princípios do CEN/TS 1438-2 (em preparação) [5]. 4.2 Princípio 8: aumento da resistividade O Princípio 8 é referente aos métodos que visam reduzir a taxa de corrosão limitando o teor de humidade presente no betão. Na norma, este princípio apresenta três metodologias de reparação distintas, 693 694 respetivamente: i) impregnação hidrofóbica; ii) impregnação; iii) revestimento. A resistividade do betão poderá ser aumentada através da aplicação de proteções externas ventiladas, tratamentos superficiais repelentes à água, impregnações preenchendo poros ou revestimentos superficiais (Princípios 1 e 2). A metodologia de reparação para reduzir a taxa de corrosão limitando o teor de humidade pode ser conseguida através de um revestimento superficial ou de proteções superficiais. A aplicação de um revestimento de superfície está limitada às situações onde o betão pode absorver água de outras origens, não devendo ser impedida a saída de água do betão. A aplicação de proteções superficiais está limitada às situações em que é possível evitar que o betão absorva água de outras origens. Os sistemas de proteção superficial não deverão normalmente ser aplicados no betão com excesso de humidade e os produtores destes produtos deverão fornecer orientações sobre as condições de aplicação apropriadas. Na circunstância de o betão estar contaminado com cloretos, os métodos que aumentam a resistividade do betão poderão não ser adequados para reduzir a corrosão das armaduras. Nesta situação poderão ser necessários Princípios de reparação adicionais. No espaço interior de edifícios com ambiente seco, a corrosão raramente é um problema, mesmo que o betão esteja carbonatado até à armadura. Isto porque o baixo teor de humidade nos edifícios fechados tende a aumentar a resistividade do betão a um nível em que a taxa de corrosão é insignificante [5]. 4.3 Princípio 9: controlo catódico O Princípio 9 é referente aos métodos baseados na limitação do acesso de oxigénio a áreas potencialmente catódicas, impedindo o início e deflagração da corrosão pela inatividade dos cátodos [5]. 4.4 Princípio 10: proteção catódica O Princípio 10, é referente aos métodos a utilizar quando a contaminação por cloretos é significativa ou são apresentadas grandes profundidades de carbonatação, resultando num alto risco de corrosão da armadura. A proteção catódica é realizada através de sistemas de ânodos externos, podendo estes utilizar correntes elétricas provenientes de fontes externas, ou utilizar ações galvânicas (ânodos sacrificiais). A aplicação de corrente elétrica deve ser realizada segundo as especificações da EN 12696, Cathodic protection of steel in concrete. Esta metodologia apresenta um bom desempenho no controlo da corrosão independentemente do nível de contaminação por cloretos e limita a quantidade de betão a remover ao betão fisicamente danificado pela corrosão da armadura. A proteção catódica é eficaz no controlo da corrosão a longo prazo, dado que neutraliza o ânodo incipiente e o efeito da contaminação do betão. A sua eficácia depende de uma adequada monitorização e manutenção [5]. 4.5 Princípio 11: controlo de zonas anódicas O Princípio 11 é referente ao revestimento da superfície dos varões com um inibidor de forma a gerar uma barreira protetora que impossibilite a deflagração das reações eletroquímicas originadoras da corrosão. Este Princípio é utilizado na situação em que a contaminação do betão é muito extensa e não é possível remover todo o betão contaminado. A formação de ânodos incipientes pode ser controlada através de uma reparação pontual na superfície da armadura. Os revestimentos são aplicados diretamente sobre o aço, extraindo a camada de recobrimento. Alguns destes métodos podem funcionar também como inibidores anódicos ou por ação de sacrifício galvânico devido à presença de pigmentos ativos. Podem ser utilizados inibidores de corrosão que modificam a superfície do aço ou criam uma película de passivação sobre esta. Estes inibidores podem ser aplicados diretamente sobre o aço, por adição ao produto de reparação ou sobre a superfície do betão, migrando depois para o aço. Deve-se garantir que estes conseguem penetrar até à armadura de forma a assegurar a sua eficácia. Não existem normas que regulem produtos como os inibidores, de forma que deverá ser evidenciada a eficácia destes produtos antes de especificar a sua utilização. Em condições severas, poderá ser necessário considerar princípios de reparação adicionais [5]. 4.6 Métodos não mencionados na Norma As metodologias de proteção e reparação estão a desenvolver-se rapidamente e são frequentemente propostos novos métodos, desenvolvidos e preparados experimentalmente. Alguns destes métodos poderão não ter uma história de utilização, embora possam provar ser eficazes em circunstâncias apropriadas. Para evitar quaisquer ambiguidades, as propriedades de um sistema de reparação deverão CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas ser ensaiadas e comparadas como os requisitos de desempenho requeridos na EN 1504, partes 2 a 7. Quando certificados por esta norma, é requerida uma atenção especial às condições de temperatura e humidade dos produtos de proteção e reparação antes da sua especificação e aplicação. CONCLUSÕES A corrosão de armaduras no betão armado é um problema sério que deve ser detetado e tratado adequadamente desde a fase de projeto da estrutura, uma vez que a redução do tempo de vida útil das estruturas pode ser relevante, reduzindo-o significativamente devido a este efeito. A norma NP EN 1504 fornece o enquadramento para os produtos e sistemas de reparação e proteção de estruturas de betão e, simultaneamente, padroniza atividades de reparação e fornece um modelo para a sua reparação e proteção. O acompanhamento e a manutenção correta dos trabalhos de proteção e reparação prolongam a vida útil da estrutura. REFERÊNCIAS [1] E. M. S. Freitas (2013).Corrosão do Betão Armado Induzida por Carbonatação e pela Presença de Cloretos. Universidade da Madeira. [2] Z. Chen, D. Koleva, and K. Van Breugel (2017), A review on stray current-induced steel corrosion in infrastructure.Corros. Rev.,vol.35, no.6, pp.397–423,. doi: 10.1515/corrrev-2017-0009. [3] M. G. Sohail et al.(2020)Electrochemical behavior of mild and corrosion resistant concrete reinforcing steels.Constr.Build. Mater.,vol.232,p.117205, , doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117205. [4] W. Li, C. Xu, S. C. M. Ho, B. Wang, and G. Song (2017)Monitoring concrete deterioration due to reinforcement corrosion by integrating acoustic emission and FBG strain measurements Sensors (Switzerland), vol. 17, no. 3, pp. 1–12, doi: 10.3390/ s17030657. [5] NP EN 1504-9. 2008, Produtos e sistemas para a Protecção e reparação de estrututas de betão Definições,requesitos, controlo da qualidade e avaliação da conformidade– Parte 9: Princípios gerais para a utilização de produtos e sistemas . Lisboa: IPQ 695 696 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Reabilitação energética de edifícios comerciais baseada na metodologia BIM. Contributo de sistemas de climatização na redução de emissões de CO2 Rodrigo Betim NOVA School of Science and Technology | FCT NOVA, Portugal, [email protected] Maria João Falcão Silva Laboratório de Engenharia Civil (LNEC), Portugal Fernando F. S. Pinho CERIS; NOVA School of Science and Technology | FCT NOVA, Portugal RESUMO O Building Information Modelling (BIM) é um conceito (metodologia) emergente que permite a construção virtual duma edificação num modelo digital. O principal fundamento subjacente ao BIM é a modelação orientada por objetos, permitindo a sua fácil parametrização, modelação e armazenamento de informação complementar em bases de dados indexadas à geometria, com incorporação de toda a informação no modelo. A reabilitação de edifícios tem vindo a crescer nos últimos anos, sendo, atualmente, uma das áreas com grande investimento a nível mundial, com maior relevância em países desenvolvidos e/ou em vias de desenvolvimento. Um dos objetivos primordiais da reabilitação de edifícios é promover o aumento sustentável do seu ciclo de vida, permitindo uma redução do consumo de materiais e energia, comparativamente ao recurso à construção nova. A reabilitação energética dos edifícios tem sido abordada nos últimos anos como sendo da maior relevância para um melhor aproveitamento dos recursos naturais, e, consequentemente, para a redução da pegada de carbono. O objetivo do presente trabalho é destacar a importância da reabilitação energética de edifícios, através do desenvolvimento de modelos baseados em ferramentas BIM, tornando possível prever ganhos na redução do consumo de energia e da emissão de carbono ao longo do ciclo de vida dos edifícios, tornando-os mais sustentáveis e diminuindo os seus custos de exploração e de operação. O procedimento adotado poderá ser generalizado a qualquer empreendimento, perspetivando-se que possa vir a ser considerado e adotado como guia prático em projetos análogos ao estudado, pela sua facilidade de aplicação a outros edifícios. Prevê-se, com o procedimento proposto, apresentar e fazer a comparação entre ganhos de desempenho em termos de eficiência energética, considerando o período de retorno do investimento e custos associados a novas soluções, assim como o balanço ao nível da emissão de CO2. PALAVRAS-CHAVE: Património; Sísmica; Projeto; Reabilitação, Monitorização 697 698 1 INTRODUÇÃO Os edifícios são responsáveis por cerca de 40% do consumo total de energia na Europa, e representam um terço das emissões globais de gases de efeito estufa. Neste sentido, está a ser feito um grande esforço em todo o mundo, para encontrar métodos que permitam otimizar o desempenho energético dos edifícios, contribuindo para redução da sua pegada de carbono [1] Reabilitar e tornar os edifícios mais eficientes, permite atingir vários objetivos em simultâneo, seja pela redução do consumo de energia e das emissões de gases com efeito estufa, seja pelo aumento da vida útil dos edifícios, com consequente rentabilização dos recursos ambientais já investidos. Complementarmente, permite a minimização dos resíduos da construção contribuindo para a conservação da natureza e da biodiversidade, promove o aumento da qualidade de vida dos seus ocupantes e foca-se na implementação de boas técnicas construtivas que aumentem a sua eficiência energética [2][3]. O BIM incorpora muitas das funções e ferramentas necessárias para modelar o ciclo de vida de uma edificação, através da construção de um modelo virtual preciso e digital, com características físicas e funcionais, que permite a troca eficiente de dados dentro dos processos de conceção, construção e manutenção de um determinado ativo construído [4]. Dada a riqueza da informação, o modelo digital pode ser aplicado ao sector da reabilitação, ao utilizar a dimensão BIM 6D que permite executar análises energéticas detalhadas, avaliar o impacto ambiental, realizar medições e verificações com vista a um melhor desempenho energético [5]. 2 ENQUADRAMENTO CONCEPTUAL Metodologia BIM A quantidade de informação envolvida em qualquer projeto de construção e a necessidade de controlar tempo, custo e desperdícios, estabeleceu e fortaleceu o BIM como parte integrante do setor da Arquitetura, Engenharia, Construção e Operação (AECO), para alcançar uma comunicação adequada de informações entre as várias equipas envolvidas nos projetos. Além disso, o BIM pode ser considerado uma ferramenta valiosa para a seleção ideal de materiais, de sistemas e de alternativas de projeto, não apenas no que diz respeito à melhoria do desempenho de uma estrutura ou eficiência energética, mas também em termos de redução de sua pegada de carbono durante seu ciclo de vida [6]. O BIM pode ser adotado em qualquer fase do ciclo de vida de um empreendimento, nomeadamente nas fases de projeto, construção e/ou exploração (Fig.1). Figura 1. Uso do BIM nas fases de pré-construção, construção e pós-construção, adaptado de [6] CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Os modelos paramétricos são características do BIM que agregam mais vantagens. Como são definidos parâmetros para um objeto, ao alterar algum desses parâmetros, a mudança repete-se automaticamente em todos os objetos semelhantes, permitindo assim a possibilidade de se testar várias alternativas e avaliar seus efeitos na edificação. É de referir que são estes parâmetros que permitem a extração de informações, como tabelas de quantitativos de material [5]. 2.2 Utilização do BIM na reabilitação energética de edifícios Reabilitar do ponto de vista energético consiste em otimizar a eficiência dos sistemas de climatização e iluminação, de forma a reduzir o custo associado ao consumo atual de energia e, se possível, recorrer à introdução de dispositivos que permitam o aproveitamento de energia a partir de fontes renováveis. Atendendo ao crescimento acentuado do consumo energético em Portugal e devido às opções construtivas adotadas no passado, o papel da reabilitação energética de edifícios afigura-se de grande atualidade e importância [7]. O BIM tem sido utilizado em diversos estudos de reabilitação energética ao longo dos anos, o comprovando desta forma os benefícios da utilização desta metodologia, nesta análise. Em casos de estudo recentemente publicados, for possível comparar de forma rápida e eficaz diferentes soluções de reabilitação através do acesso a informação prévia como os consumos, o balanço energético e o impacto ambiental. Estas informações permitem que, ainda numa fase inicial, o projetista, o dono de obra e empreiteiro possam decidir de forma mais sustentada as suas ações de forma a otimizar todo o projeto e intervenções de reabilitação [5]. É de referir ainda um estudo que estabelece fases distintas e sequenciais para a elaboração do modelo de energia em projetos de reabilitação, apresentando premissas de implantação e integração de dados entre o modelo BIM e o software de simulação de energia. É ressalvada também a necessidade de criar sistemas que permitam calibrar a simulação de energia usando dados de contas reais de serviços públicos. Ao utilizar o BIM, torna-se possível elaborar opções para uma renovação com enfoque na componente energética onde o modelo final deve ser baseado em análises de custo-benefício detalhadas que incluem considerações ambientais (economia de energia), bem como fatores económicos, como retorno sobre o investimento ou período de retorno [8]. Na Figura 2, representa-se as três etapas principais deste processo. Figura 2. Diagrama de etapas do processo para realizar reformas impulsionadas por energia para edifícios existentes usando BIM, adaptado de [8]. 699 700 3 PROPOSTA DE GUIÃO ORIENTATIVO PARA SIMULAÇÃO ENERGÉTICA EM BIM Na sequência do caso de estudo que envolve a reabilitação dos sistemas de climatização de um edifício comercial, o qual serve de base à Dissertação de Mestrado em Reabilitação de Edifícios, em desenvolvimento pelo 1º autor, na FCT NOVA, observou-se a necessidade de se ter mecanismos digitais de simulação, no caso a utilização de ferramentas BIM, para avaliar as condições reais de funcionamento do edifício existente e comparar com as possíveis alterações do projeto de reabilitação. O guião correspondente foi dividido em quatro (4) etapas: Etapa 1 Esta etapa corresponde à obtenção e estruturação das informações dos dados do edifício existente, sendo importante a validação do modelo com base no consumo real das contas do serviço publico. O fluxo de trabalho para a integração da primeira etapa encontra-se representado de forma esquemática na Figura 3. Figura 3. Proposta do fluxo de trabalho da Etapa 1 (Edifício existente) para criação e análise da simulação energética em BIM, adaptado de [9] Ao trabalhar com softwares de suporte do modelo BIM, que possuem interoperabilidade com ferramentas de simulação energética, é preciso entender alguns dos parâmetros que estão relacionados na Figura 3: a geometria de um modelo de energia precisa estar fechada, embora algumas ferramentas permitam pequenas folgas. Os materiais dos elementos construtivos devem ter as seguintes propriedades claramente definidas: espessura, e (m), condutividade térmica, ƛ [W/(m.K)], calor específico, c (J/g.ºC) e massa volúmica, ρ(kg/m3) para os cálculos da resistência térmica, R (m2.K/W) e coeficiente de transferência de calor, U [W/(m2.K)], para vãos envidraçados os parâmetros complementares são designadamente transmissão de luz visível e fator solar [10]. É preciso saber o tipo de espaço a que cada ambiente pertence e definir parâmetros como área por pessoa, ganho de calor sensível e latente por pessoa, perfis de ocupação, taxas de ventilação, períodos de utilização dos equipamentos elétricos, tipo de zona térmica que se define como o espaço ou conjunto de espaços passíveis de serem considerados em conjunto devido às suas similaridades em termos de perfil de utilização dos sistemas técnicos. O sistema técnico é definido como o conjunto dos equipamentos associados ao processo de climatização, incluindo o aquecimento, arrefecimento e ventilação natural, mecânica ou híbrida, a preparação de águas quentes sanitárias e a produção de energia renovável, bem como, nos edifícios de comércio e serviços, os sistemas de iluminação e de gestão de energia, os elevadores e as escadas rolantes [11]. Após inserir os dados e gerar o modelo de energia através da ferramenta de análise, são obtidas informações das necessidades anuais de aquecimento e arrefecimento para serem transformadas em custo de energia e comparadas com o consumo real das contas do serviço público referente ao sistema de climatização, após a validação do modelo os dados de consumo são armazenados para serem utilizados na etapa 3 e o modelo segue para a etapa 2. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Etapa 2 A segunda etapa é destinada a elaboração de alternativas de reabilitação do modelo da Etapa 1 com aplicação dos regulamentos vigentes. O fluxo de trabalho para a integração da segunda etapa encontra-se representado de forma esquemática na Figura 4. Figura 4. Proposta do fluxo de trabalho da Etapa 2 para criação e análise da simulação energética em BIM, adaptado de [9] Em Portugal, a primeira legislação que surgiu com preocupação com o comportamento térmico e eficiência de edifícios, data de 1990, com a publicação do Decreto-Lei 40/90. Desde então, a regulamentação tem estado em constante alteração e reformulação, devido tanto à transposição das Diretivas Europeias, como pelas preocupações em adotar metodologias mais eficientes e que procurem traduzir um melhor comportamento do edifício [13]. A Tabela 1 identifica a legislação em vigor. Tabela 1. Legislações Nacionais em vigor [12][13] É importante ressaltar que, até o momento, as novas portarias e despachos referente ao novo decreto de Lei 101D/2020, que revoga o Decreto de Lei 118/2013, e que vão definir os novos requisitos aplicáveis aos edifícios para a melhoria do seu desempenho energético, a metodologia de certificação energética e regulamentar o SCE, ainda não foram publicados Ainda na etapa 2 são feitas alterações nos parâmetros dos dados do modelo de energia de acordo com cada alternativa de reabilitação. Após gerar os modelos de energia, os dados das análises devem seguir para a Etapa 3. Etapa 3 A terceira etapa refere-se à comparação entre os modelos de energia do edifício existente (Etapa 1) com os modelos de energia gerados para cada opção de intervenção de reabilitação (Etapa 2), analisando as necessidades anuais de energia ao longo de todo o ano, os respetivos custos de energia, consumo de energia primário e as emissões de CO2. A necessidade de energia tem o objetivo de mostrar a influência de aquecimento e arrefecimento existente no edifício para cada mês do ano, sendo possível estudar os fatores de maior influência na necessidade do uso de climatização e sugerir alterações para a sua minimização, auxiliando na escolha das soluções construtivas, assim como dos sistemas de climatização e equipamentos, tendo em vista uma maior eficiência energética da edificação [10]. Na realização de um estudo energético em edifícios, é importante analisar também a emissão de gases 701 702 de efeito estufa (CO2) que o consumo de energia provoca, e pensar em alternativas que possam auxiliar a reduzir este consumo. Etapa 4 A quarta etapa corresponde à análise do nível ótimo de rentabilidade, definido como o desempenho energético que leva ao menor custo ao longo do ciclo de vida económico estimado. Tendo como princípio o comparativo dos dados obtidos da Etapa 3 da necessidade de energia e o cálculo do custo global (custo de investimento, manutenção e os custos de exploração do edifício ao longo do seu período de vida) das opções estudadas no edifício, obtém-se a análise do nível ótimo de rentabilidade representada conforme Figura 5 [14]. Através destes dados pode-se extrair o período de retorno do investimento para cada análise e encontrar quais soluções satisfazem o melhor desempenho energético e financeiro. Figura 5. Relação entre rentabilidade positiva e nível ótimo de rentabilidade, adaptado de [14] 4 CONCLUSÕES Para a reabilitação de edifícios é muito importante a utilização da metodologia BIM, pois através da criação do modelo de energia é possível analisar o comportamento do edifício com as características atuais, simular diversas opções de soluções construtivas e de sistema técnicos que possibilitam uma análise de um nível ótimo de rentabilidade, relacionado a eficiência energética e tornando o edifício com menor emissão de CO2. Este artigo pretende apresentar uma proposta de guião para a construção de modelos de energia para edifícios a serem reabilitados e que pode ser aplicado a qualquer ferramenta BIM de análise energética, sendo apresentadas diretrizes e informações que são atribuídas ao modelo, e que podem ser alteradas e comparadas ao longo do processo de elaboração dos projetos, com o objetivo de definir, no final, quais opções mais adequadas, tendo em conta o custo de investimento, de exploração, de manutenção e do desempenho energético que contribui com a pegada de carbono. É importante referir que todos os modelos BIM para a estimativa da eficiência energética são aproximações da realidade, e validar as simulações e análise destes modelos próximos do comportamento real do edifício se afigura como da maior relevância. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas REFERÊNCIAS [1] Brandão de Vasconcelos, A.; Pinheiro, M. D.; Manso, A; & Cabaço, A. (2016). 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Revista Materiais de Construção. 703 704 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Análise do comportamento mecânico de pequenas paredes de alvenaria reabilitadas com perfis de polímeros reforçados com fibras de vidro (GFRP) após ensaio de compressão axial Eduardo Spessatto Engenheiro Civil - Brazil Dener Silveira da Silva Estudante de Mestrado Reabilitação do Património - Universidade de Aveiro Helena Somer Maccarini Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC Aline Eyng Savi Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC Jorge Henrique Piva Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC Elaine Guglielmi Pavei Antunes Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, Criciúma, Brazil, [email protected] RESUMO Os bens culturais arquitetônicos apresentam complexidade nos projetos de intervenção para recuperação, pois além da proteção física, existem fatores subjetivos que envolvem o apego ao objeto construído. Para a proteção dessas edificações, é necessário estudar as manifestações patológicas e a vida útil que, ao mesmo tempo, respeitem uma intervenção mínima e segurança. O conhecimento das técnicas construtivas das edificações históricas é fundamental para a escolha dos procedimentos utilizados na conservação/restauração. A alvenaria é, uma das mais antigas técnicas construtivas utilizadas, com destaque ao uso de tijolos e blocos cerâmicos. As fissuras e trincas são frequentes nessas paredes e são originadas quando as tensões atuantes excedem a capacidade resistente da estrutura. As tensões de tração e cisalhamento são, na maioria dos casos, as responsáveis pela fissuração em alvenarias. Nesse contexto, o presente estudo busca uma alternativa de reabilitação, para paredes de alvenaria estrutural que apresentam fissuras e trincas oriundas de sobrecargas. Para tal, executa-se pequenas paredes de alvenaria de blocos cerâmicos que foram submetidas à compressão axial e, em seguida, reparadas através da colagem de perfis de polímeros reforçados com fibra de vidro (GFRP - do inglês, Glass Fiber Reinforced Polymer). Após o reparo, essas pequenas paredes foram submetidas novamente ao ensaio de compressão axial e fez-se a análise comparativa dos resultados. A recuperação das paredes utilizando perfis GPRF foi considerada eficiente tendo em vista que a resistência das paredes foi equivalente a carga inicial e em alguns casos, até ampliada. PALAVRAS-CHAVE: Recuperação Estrutural de alvenaria, Reabilitação alvenaria com GFRP, Alvenaria com blocos cerâmicos, Compressão axial de pequenas paredes 705 706 1 INTRODUÇÃO As pirâmides do Egito, o Coliseu Romano, na Itália, e a Catedral de Notre Dame, na França são alguns exemplos a serem citados com estruturas compostas por unidades de blocos de pedra ou cerâmicos intertravados com ou sem ligante, isto é, com uso de alvenaria como estrutura. Essas edificações se destacam em relação ao tipo de material, à forma tipológica da construção e à segurança estrutural [1]. O uso da alvenaria como estrutura tem suas origens datadas há mais de 10 mil anos, não é possível falar em alvenaria sem comentar a enorme herança histórica da humanidade [2]. A alvenaria é um sistema construtivo utilizado desde o início da atividade humana e, com tal sistemas, foram produzidas obras que desafiaram o tempo, atravessando séculos ou mesmo milênios e chegando até nossos dias como verdadeiros monumentos de grande importância histórica [3]. Relatos de construções em alvenaria no Brasil datam no século 16, desde que os portugueses desembarcaram no país, e não é incomum encontrar construções brasileiras marcantes com tijolos com mais de 200 anos [2, 3]. Atualmente, no Brasil, o sistema construtivo em alvenaria tem experimentado um grande impulso [3]. Segundo [4] as alvenarias podem ser divididas quanto à sua função e utilização, e em geral são definidas como alvenarias autoportantes e alvenarias de vedação. [4] define ainda que, as alvenarias autoportantes, como as alvenarias destinadas a absorver as cargas das lajes, carga dos pavimentos superiores e sobrecargas, entre as alvenarias autoportantes destaca-se a alvenaria estrutural. A alvenaria estrutural pode ser definida como um processo construtivo cuja as paredes de alvenaria desempenham a função estrutural, sendo que as paredes são projetadas, dimensionadas e executadas seguindo métodos racionais. Segundo [5], as alvenarias em geral apresentam bom desempenho quando submetidas a cargas de compressão, porém o mesmo não ocorre quando submetidas a cargas de tração, cisalhamento ou flexão. A alvenaria estrutural, por sua grande semelhança com a alvenaria convencional, sofre basicamente os mesmos tipos de anomalias, que são em sua maioria fissuras [6]. “A identificação das fissuras e de suas causas é de vital importância para a definição do tratamento adequado, para a recuperação da alvenaria [7]”. A restauração e reabilitação de estruturas de alvenaria, seja de obra histórica ou não, é um vasto campo de estudo. Em trabalhos de restauro e/ou reabilitação de estruturas é de fundamental importância que os profissionais envolvidos com o caso conheçam as técnicas construtivas e concepções utilizadas [2]. Para a proteção dessas edificações, é necessário estudar as manifestações patológicas e de vida útil relacionadas à segurança e que, ao mesmo tempo, respeitem uma intervenção mínima. O [6] cita como principais artifícios para reforço e reabilitação de paredes de alvenaria estrutural as seguintes técnicas: utilização de argamassa armada, utilização de reboco armado, substituição de elementos degradados, grauteamento vertical, injeção de graute ou resina epóxi expansiva, protensão, adição de vigas e colunas de aço, reforço com materiais compósitos PRF, além de soluções mistas. Segundo [8], os reforços utilizando materiais compósitos vem crescendo, isso, devido elevada resistência, baixo densidade, durabilidade e facilidade de aplicação. De acordo com [9], os materiais conhecidos como Polímeros Reforçados com Fibras de Vidros (GFRP - do inglês, Glass Fiber Reinforced Polymer) são constituídos por uma matriz, geralmente polimérica, reforçada com fibras. Nesse contexto, o presente estudo visa buscar uma alternativa de reabilitação, para paredes de alvenaria estrutural que apresentam fissuras e trincas oriundas de sobrecargas. 2 MATERIAIS E MÉTODOS O procedimento experimental da pesquisa aconteceu em três grandes etapas. Na primeira etapa foram realizadas as caracterizações dos materiais e componentes. Já, na segunda, executaram-se as pequenas paredes e os prismas, além da realização dos ensaios de resistência à compressão axial dos blocos, dos prismas e das pequenas paredes. E, por fim, na terceira etapa efetuaram-se os reparos das pequenas paredes com os perfis de GFRP e, novamente, os ensaios de resistência à compressão normal. 2.1 Materiais Foram utilizados blocos cerâmicos estruturais fornecidos por empresa do sul do estado de Santa Catariana, Brasil. A família de blocos utilizada tem como bloco principal o bloco com dimensão de 14x19x29 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas cm (largura x altura x comprimento). Com a finalidade de verificar se o lote de blocos utilizados atendiam aos requisitos mínimos da normativa [10] e [11], inicialmente, foram avaliadas características relacionadas a dimensão, esquadro, planeza e absorção de água. Após, os blocos foram submetidos ao ensaio de resistência à compressão axial. A argamassa empregada para o assentamento dos blocos foi do tipo industrializada. Tal escolha, deu-se com intuído de garantir a uniformidade do traço e, assim, reduzir as variações de resistência. A mistura da argamassa seguiu as instruções descritas em [12] e, conforme o fabricante recomenda, foram utilizados 140 ml de água para cada 1 Kg de argamassa. A fim de caracterização da argamassa utilizado realizou-se o ensaio de resistência à compressão. O GFRP utilizado como material de reforço tinha o formato de uma barra chata com 40 x 80 x 8 mm (largura x comprimento x espessura) e massa específica de 1800 Kg/m³. As propriedades mecanicas dos perfis de GFRP empregados na pesquisa podem ser visualizadas na Tab. 1. Tabela 1: Propriedades mecânicas do compósito PRFV 2.2 Métodos Para o ensaio de resistência à compressão axial dos blocos e dos prismas, após os 28 dias, os mesmos foram capeados com pasta de cimento (relação água/cimento de 0,39). Cada prisma produzido era constituído por dois blocos unidos verticalmente por argamassa industrializada com espessura de 10 ± 3 mm. As pequenas paredes foram executadas seguindo as diretrizes do Anexo B da [13], e possuiam as seguintes dimensões: 59 cm de largura e 80 cm de altura, conforme pode ser visualizado na Fig 2. Para execução do ensaio de resistência à compressão normal tanto as faces, superior e inferior, das pequenas paredes foram capeadas. Este ensaio foi realizado em um pórtico metálico e a carga foi aplicada por meio de uma prensa hidráulica, com capacidade de leitura máxima de 500kN, sobre um perfil metálico que distribuia ao longo da largura das pequenas paredes (Fig 1), conforme recomenda [14]. O carregamento da estrutura ocorreu em dois estágios, o primeiro ciclo de cargas com 50% da carga aproximada de ruptura (200 KN) e, no segundo ciclo, aplicou-se carga até o surgimento de fissuras visíveis. Para que fosse possível recuperar as paredes, não foi atingido à tensão de ruptura. 707 708 Figura 1: Esquema ensaio de compressão normal. O ensaio de resistência à compressão diagonal foi realizado com intuito de se obter a resistência de cisalhamento da pequena parede, ou de aderência entre argamassa e bloco. Para a realização deste ensaio a pequena parede foi colocada em um ângulo de 45º em relação à sua base, conforme ilustrado na Fig 2. Para esse ensaio as pequenas paredes foram executadas com as dimensões de 59 x 59 cm (largura e altura), a fim de garantir a distribuição da carga em toda a parede e, assim, evitar excentricidades. Figura 2: Ensaio de compressão diagonal. Foram capeadas somente as regiões das faces, superior e inferior, que tiveram contato com o suporte metálico utilizado para manter as pequenas paredes inclinadas. Assim como no ensaio de resistência à compressão axial o ensaio de resistência à compressão diagonal baseou-se em [14]. As pequenas paredes foram ensaiadas aplicando-se a carga no topo da diagonal da parede. A carga foi aplicada de forma continua, até o colapso da parede. Após a aplicação de cargas, no ensaio de resistência à compressão normal, foram aderidos os perfis de GFRP através de adesivo estrutural à base de resina epóxi, que era composto pela mistura de dois componentes, dispensava o uso de solventes e possuia alta viscosidade e pega normal. O produto tem como principais características: alto poder de adesão, elevado desempenho no reparo estrutural, contém material pré-dosado e apresenta dureza inicial 24 horas após ser aplicado, e cura total é de 7 dias após a aplicação do produto na parede. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 3: Configuração de reparo 1 e 2 da parede, respectivamente. Após o ensaio de compressão axial, percebeu-se uma certa padronização nas fissuras que surgiram, sendo que a maioria surgia a partir das juntas, e atravessavam o bloco verticalmente. Para combater estas fissuras, recuperar ou aumentar a capacidade portante das pequenas paredes, os reforços de GFRP foram colados verticalmente, em duas configurações diferentes, conforme demostrado na Fig 3. Este procedimento foi realizado nas duas faces das paredes. Após 7 dias da colagem dos perfis GPRF, as pequenas paredes foram ensaiadas novamente e levadas até a ruptura, desta forma foi obtido o valor de carga máximo das paredes após o reforço estrutural. A aplicação da carga ocorreu igual ao ensaio da parede sem o reforço. 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES Os blocos cerâmicos utilizados apresentaram dimensões e geometrias que atendiam os requisitos da [9]. O índice de absorção de água encontrado foi de 14,98%. A resistência média do bloco foi de 10,45 MPa e a resistência característica (fbk), calculada conforme [10], foi de 8,97MPa. A resistência média à compressão da argamassa industrializada foi de 5,60 Mpa. De acordo com a [13] a resistência da argamassa de assentamento para alvenaria estrutural de blocos cerâmicos, deve ser no mínimo de 1,5 MPa e no máximo de 70% da resistência característica à compressão dos blocos estruturais. A resistência do bloco é igual a 8,97 MPa e da argamassa é de 5,60 MPa, portanto a resistência da argamassa é de aproximadamente 62,43% da resistência do bloco, ou seja, atende o requisito. A resistência à compressão axial média dos prismas foi de 4,34 MPa, ou seja, a resistência do prisma quando comparado ao bloco isolado reduz em média 48,38%. De acordo com [6] “a resistência do prisma é geralmente inferior a do bloco, não só pela influência da junta de argamassa, como pela esbeltez dos elementos que alteram a forma de ruptura”. A Tab 2 apresenta os resultados obtidos de carga para o surgimento de fissuras visiveis no ensaio de resistência à compressão axial das pequenas paredes. Tabela 2: Resistência à compressão axial das pequenas paredes 709 710 No ensaio de resistência à compressão diagonal as pequenas paredes sofreram ruptura frágil, quesito que impossibilitou a distinção correta entre o momento em que surgiram as primeiras fissuras e o momento do colapso da estrutura. Portanto, não foi possível recuperar essas pequenas paredes. A Fig 4 apresenta imagens das pequenas paredes rompidas. Verificou-se que a ruptura das pequenas paredes deu-se, em maioria, nas juntas da argamassa de assentamento. Figura 4: Ruptura das pequenas paredes no ensaio de resistência à compressão diagonal Os resultados obtidos no ensaio de resistência à compressão diagonal são apresentados na Tab 3. Tabela 3: Resistência da parede ao ensaio Diagonal Conforme já citado, [5] afirma que as alvenarias em geral apresentam bom desempenho quando submetidas à cargas de compressão, porém o mesmo não ocorre quando submetidas à cargas de tração, cisalhamento ou flexão. A afirmação acima pôde ser comprovada ao comparar-se a carga resistida pela estrutura no ensaio diagonal com o resistido no ensaio de compressão axial. No ensaio diagonal a carga média resistida foi de 20,60 KN, enquanto no ensaio de compressão axial a carga média foi de 155,36 KN, ou seja, a carga resistida no ensaio diagonal é de 13,26% da carga resistida no ensaio de compressão axial. Após aplicação do reforço com GFRP, as pequenas paredes foram submetidas novamente ao ensaio de resistência à compressão axial. A Tab 4 apresenta os valores obtidos antes e após os reforços, além do incremetno de carga. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Tabela 4: Comparativo de resistência das paredes com e sem reforço. Com base nos resultados das cargas, apresentados na Tab 4, é possível constatar-se que as pequenas paredes com os reparos tiveram um ganho de resistência. As pequenas paredes, com a configuração de Reparo 1, obtiveram um incremento de carga médio de 41,28 %, apesar do valor alto do desvio padrão ocasionado pela P2. A parede com a configuração de reparo 2 teve um incremento médio de resistência igual a 26,37 %. Nas pequenas paredes com a configuração de reparo 2 também verificou-se valores discrepantes devido, neste grupo, a P5. 4 CONCLUSÕES A recuperação das paredes utilizando perfis GPRF foi considerada eficiente tendo em vista que a resistência das paredes foi equivalente a carga inicial e em alguns casos, até ampliada. A recuperação das paredes utilizando perfis PRF é satisfatória, uma vez que a resistência das paredes foi recuperada e aumentada. Em termos de aumento da capacidade portante as pequenas paredes recuperadas com a configuração 1 tiveram um acréscimo 41,28%, enquanto as pequenas paredes recuperadas na configuração 2 um acréscimo de 26,37%. O adesivo estrutural utilizado apresentou bom desempenho no queisto aderência, tendo em vista que as pequenas paredes reforçadas romperam na superfície do bloco cerâmico. Durante o ensaio de compressão axial das pequenas paredes com material de reforço inserido, verificou-se a flambagem do GFRP e aconselha-se um aprofundamento nessa linha de estudo. REFERÊNCIAS [1] MOHAMAD, Gihad; et al. Alvenaria estrututral : materiais, projeto e desempenho. 2 ed. São Paulo. Editora Blucher. 2020. 422 p. [2] PARSEKIAN, Guilherme A.; HAMID, Ahmad A.; DRYSDALE, Robert G.. Comportamento e dimensionamento de alvenaria estrutural. São Carlos: Edufscar, 2012. 625 p. [3] RAMALHO, Márcio A.; CORRÊA, Márcio R. S.. Projeto de Edifícios de Alvenaria Estrutural. São Paulo: Pini, 2003. [4] NASCIMENTO, Otávio Luiz do (Ed.). Alvenarias. 2. ed. Rio de Janeiro: Instituto Brasileiro de Siderurgia / Centro Brasileiro da Construção em Aço, 2004. 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Tese (Doutorado) – Escola de Engenharia de São Carlos, da Universidade de São Paulo, São Carlos. 711 712 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Análise do comportamento mecânico de vigas de concreto armado reparadas com polímeros reforçados com fibra de vidro (GFRP) após ensaio de flexão Amarildo Ribeiro Cardoso Junior Engenheiro Civil - Brazil Dener Silveira da Silva Estudante de Mestrado Reabilitação do Património - Universidade de Aveiro Aline Eyng Savi Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC Augusto Wanderlind Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC Jorge Henrique Piva Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC Elaine Guglielmi Pavei Antunes Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, Criciúma, Brazil, [email protected] RESUMO O conhecimento das técnicas construtivas das edificações históricas é fundamental para a escolha dos procedimentos adequados a serem utilizados na conservação e restauro, pois oferece, de maneira geral, maior compatibilidade entre o que é oriundo do original e o que provém da intervenção. No entanto, em alguns casos, o uso de novos materiais facilita a recuperação destes edifícios. Nesse contexto, destacam-se os materiais que agregam tecnologia e durabilidade frente a exposições mais agressivas, como é o caso, do polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP). O GFRP oferece vários benefícios como, alta resistência específica e à corrosão, baixo peso próprio e durabilidade em aplicações externas. Uma de suas aplicações é a recuperação e reforço de estruturas. A vida útil das estruturas de concreto pode ser reduzida devido a muitas razões, tais como: deterioração do concreto, devido à exposição à agentes químicos, projeto inadequado e incerteza em cargas. Quando há uma sobrecarga excessiva em uma estrutura de concreto armado, é necessário reforçar para a reabilitação da edificação. Nesse sentido, este estudo teve como objetivo avaliar o comportamento de vigas de concreto armado reparadas com perfis de GFRP. Para tal, executou-se vigas que foram levadas a ruptura através do ensaio de flexão a quatro pontos, a fim de verificar-se a carga suportada e, posteriormente, reparou-se as vigas através da colagem de perfis de 3 mm de GFRP na área cisalhante. Após o reparo as vigas, elas foram novamente submetidas ao ensaio de flexão a quatro pontos para averiguar-se a nova carga suportada. Os resultados demonstraram que o reforço não conseguiu reabilitar as vigas, no entanto, recuperou-se aproximadamente 60% da capacidade das vigas. PALAVRAS-CHAVE: Reparo estrutural com GFRP, Reabilitação de estruturas, Reparo de vigas 713 714 1 INTRODUÇÃO A preservação dos patrimônios históricos, monumentos imóveis, que contam parte da história social onde estão inseridos, requer ações práticas e continuas, mas também técnicas especificas para que não haja perda das memórias gravadas nessas edificações. A elaboração e a execução de um projeto de restauração para edifícios é um processo de bastante complexo, que envolve fatores exógenos ao bem cultural em si. Não basta apenas um diagnóstico preciso do estado de conservação, mas qualquer ação é definida a partir de um estudo particular, onde a intervenção é analisada em referência às diversas implicações relacionadas com todo o contexto cultural, histórico e espacial que o cerca [1]. Nas estruturas de concreto armado inclusive, é importante considerar os princípios da distinguibilidade, da reversibilidade e da mínima intervenção visando garantir que o restauro seja realizado segundo um processo metodológico baseado na Carta de Restauro de 1972, desenvolvido com intuito de permitir a transmissão do bem cultural às futuras gerações sem suprimir ou alterar as marcas do tempo sobre o mesmo [2]. A vida útil das estruturas de concreto armado pode ser reduzida devido a muitas razões, tais como: deterioração do concreto, desenvolvimento de rachaduras superficiais devido à entrada de agentes químicos, projeto inadequado, incerteza em cargas, além de exposição a ambientes agressivos [3]. Por outro lado, os polímeros reforçados com fibra de vidro (GFRP), do inglês Glass Fiber Reinforced Polymers, oferecem vários benefícios em relação aos materiais tradicionais, como alta resistência específica, baixo peso próprio, facilidade de manuseio, resistência à corrosão e durabilidade em aplicações externas. Isto o faz, particularmente adequado para ambientes agressivos como, por exemplo, em instalações hídricas, áreas costeiras, pontes e regiões frias, onde os sais de degelo (corrosivos) se fazem presentes [4]. O GFRP vem com o intuito de trabalhar em conjunto com os materiais convencionais na construção civil, como o aço, alumínio, concreto, alvenaria e madeira ou a substituição dos mesmos em locais na qual a estrutura não apresenta seu melhor desempenho [5]. Nesse contexto, uma das suas aplicações usuais é na recuperação e reforço de estruturas de edificações na construção civil. O reforço em vigas de concreto armado consiste em diversos métodos convencionais que apresentam resultados confiáveis, dentre eles: colagem de chapas de aço ou polímeros na superfície da viga, ou adição na face tracionada da viga a ser reforçada, com um novo concreto ou argamassa, tendo o objetivo de aumentar a durabilidade, elevar a resistência à flexão e ao cisalhamento [6]. Entretanto, em vigas de concreto armado deve-se ter uma atenção redobrada no dimensionamento da armadura na área cisalhante, pois este pode ser considerado mais crítico em relação ao reforço na flexão, visto que os colapsos por esforço cortante ocorrem sem advertir previamente e são mais catastróficos, quando comparados com os colapsos por flexão, as quais são geralmente mais progressivas e proporcionam um período de fissuração antes da ruptura [7]. O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento de vigas de concreto armado reforçadas com perfis de GFRP na região cisalhante, após ruptura das mesmas, em duas configurações de espaçamentos diferentes. Assim como, verificar o incremento de carga e de deslocamento com o intuito de complementar o estudo. MATERIAIS E MÉTODOS O estudo foi divido em três grandes etapas, sendo que, a primeira consistiu na identificação da carga de ruptura de vigas de concreto armado em ensaio de flexão a quatro pontos; já, na segunda etapa, fez-se o reparo dessas vigas rompidas com perfis de GFRP e, por fim, na terceira etapa, as vigas foram novamente ensaiadas à flexão a fim de se verificar o novo valor de carga, após o reparo. Cabe salientar que durante o ensaio de flexão a quatro pontos fez-se a leitura de deslocamento das vigas. A reparação das vigas rompidas aconteceu em duas configurações: três vigas foram reparadas com um espaçamento entre os perfis de GFRP de 10,00 cm e outras três com um espaçamento de 17,50 cm. As vigas foram dimensionadas com seções transversais de 12 cm de largura, 20 cm de altura e 190 cm de comprimento. O aço utilizado foi CA-50 e adotou-se duas barras de aço com 10 mm de diâmetro para armadura positiva e duas barras de 5 mm de diâmetro para porta estribo, totalizando uma área de aço de 1,6 cm², segundo critérios de [8]. Na armadura transversal utilizou-se barras de 5 mm com espaçamento entre os estribos de 30 cm, 06 estribos para cada viga no total, não condizendo com [8], CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas ultrapassando o espaçamento máximo estipulado, a fim de provocar a ruptura por cisalhamento. A Fig. 1 demonstra o detalhamento da armadura na viga. Figura 1. Detalhamento das armaduras nas vigas: (a) Detalhamento longitudinal (b) Perspectiva da armação. Estabeleceu-se a resistência para o concreto de 20MPa, que corresponde a classe de agressividade I, e, portanto, cobrimento da armadura de 25mm [8]. O concreto utilizado foi usinado. O controle tecnológico do concreto fresco foi realizado pelo ensaio de abatimento de tronco de cone (slump-test). Juntamente a concretagem, foram moldados treze corpos de provas cilíndricos, de acordo com [9] e [10], com o intuito de controlar a resistência do concreto a compressão axial. Para complementação realizou-se os ensaios de módulo de elasticidade e compressão diametral, segundo [11] e [12], respectivamente. Após a concretagem as vigas passaram pelo processo de cura por 28 dias e em seguida submetidas ao ensaio de flexão a quatro pontos. A Fig. 2 apresenta as fôrmas e armaduras das vigas prontas para a concretagem. Figura 2. Vigas prontas para concretagem Primeiramente foram ensaiadas as vigas até a ruptura com o ensaio a quatro pontos, para verificação da carga que a mesma suporta. É importante ressaltar que o objetivo é o estudo das vigas rompidas, a fim de saber o comportamento após o reparo. Neste ensaio a carga foi aplicada por um cilindro hidráulico de cima para baixo sobre um perfil metálico, este carregamento é transferido para a viga em duas cargas pontuais distantes a 45 cm do centro do apoio. Sendo utilizado um pórtico metálico e a carga foi aplicada por meio de um cilindro hidráulico. Para obter o deslocamento máximo das vigas foi utilizado um transdutor de deslocamento (LVDT) com leitura máxima de 100 mm, localizado no centro do vão da viga. A célula de carga tem capacidade de leitura máxima de 500kN. Todos os equipamentos foram ligados ao sistema de aquisição de dados Quantum X® que utiliza o software Catman Easy® ambos da marca HBM®. A Fig. 3 demonstra o ponto de aplicação das cargas. 715 716 Figura 3. Esquema do ensaio de flexão a quatro pontos Segundo [13], no momento em que a viga está sem fissuração, esta se encontra no estádio I e quando a tensão principal atinge a resistência à tração do concreto, surge uma fissura inclinada e a viga entra no estádio II. Quando a estrutura apresenta limites de deformações excessivas e um nível de fissuração que comprometa a durabilidade, seu estado limite de utilização ou de serviço é considerado sua ruptura. Portanto, o ponto de ruptura das vigas foi estabelecido a partir do início da queda da carga onde ocorre o rompimento do concreto, com fissuras visíveis, e consequentemente a perda de carga gradativamente. Após a ruptura das vigas, iniciou-se a etapa de reparo. Os perfis GFRP utilizados possuiam 3mm de espessura, 5cm de largura e 20cm de comprimento. Estabeleceu-se dois grupos de três vigas para cada espaçamento entre os reforços. Utilizado o Grupo 100, para perfis espaçados em 10 cm, nas duas faces da viga, totalizando 16 perfis por viga. O segundo Grupo 175, com chapas espaçadas em 17,5 cm, nas duas faces, totalizando 12 por viga. O processo de colagem dos perfis GFRP, foi definido, um ângulo de 45º em relação ao eixo longitudinal da viga, de forma que os perfis estivessem a 90º em relação as fissuras cisalhantes. A Fig. 4 demonstra o detalhamento dos reforços com os espaçamentos. Figura 4. Detalhamento de reforços com espaçamento Os perfis foram colados com resina epóxi bicomponente, de alta viscosidade, sem solventes, composto por agregado mineral e de pega normal. Essa resina foi definida com base no alto poder de adesão, sua dureza inicia em 24 horas após aplicação, e cura total 7 dias após aplicado. A superfície a ser colada os perfis, foi isenta de pó, desmoldantes ou qualquer outro tipo de material que viesse prejudicar o desempenho do composto, conforme recomendações do fabricante. Os perfis GFRP foram lixados manualmente para uma melhor aderência, anteriormente a colagem. Após 7 dias do reforço das vigas, as mesmas foram novamente submetidas ao ensaio de flexão a quatro pontos. A Fig. 5 apresenta as vigas com os perfis GFRP colados. Figura 5. Vigas após a colagem dos perfis CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES Após 28 dias de cura os corpos de prova foram submetidos aos ensaios de compressão axial, módulo de elasticidade e de resistência a tração por compressão diametral. A Tabela 1 apresenta os dados de resistência do concreto. Tabela 1. Resistência a comp. axial, à tração por comp. diametral e módulo de elasticidade Tabela 2. Resultado de carga e deslocamento das vigas antes do reforço estrutural A ruptura de todas as vigas ocorreram preponderantemente por esforço cortante, com uma fissura de cisalhamento inclinada de aproximadamente 45º. No entanto, a média da carga máxima de ruptura foi de 33,87 kN, valor abaixo dos 47,00 kN conforme dimensionamento de [14], segundo [8] em situação de serviço. Este resultado se obteve principalmente, novamente, pela baixa resistência do concreto, onde a média a compressão axial resultou em 10,73 MPa. A Fig. 6 apresenta as vigas rompidas na Etapa 1, após o ensaio de flexão à quatro pontos. (a) (b) Figura 6. Vigas sob carregamento:(a) Viga do grupo 100 rompida, (b) Viga do grupo 175 rompida A média do deslocamento vertical ultrapassou o valor máximo de 7,22 mm nas seis vigas ensaiadas. O aparecimento da ruptura visível nas vigas aconteceu de maneira brusca, confirmando o quão perigoso são os esforços de cisalhamento nas vigas de concreto armado. Nesta primeira etapa todas as vigas foram levadas a rupturas de cisalhamento a 45º, exceto a viga 5 do grupo 175, que apresentou fissuração a 45º, mas não rompeu completamente. Com base nestes resultados, apesar de um pequeno número de amostras, realizou-se análise de variância (ANOVA) entre as vigas do grupo 100 (V1, V2, V3) e do grupo175 (V4, V5, V6), da primeira etapa, para complementar a análise dos resultados. Baseado nestes dados, pode-se afirmar com 95% de confiança que todos os grupos são estatisticamente iguais em relação à carga de ruptura, para as vigas rompidas antes do reforço. A Fig. 7 exibe os gráficos com os resultados obtidos para vigas rompidas. 717 718 Figura 7. Gráfico resistência das vigas sem reforço: (a)Carga (kN) x Deslocamento (mm) do grupo 100, (b) Carga (kN) x Deslocamento (mm) do grupo 175 (a) (b) Figura 8. Ruptura das vigas reforçadas: (a) Viga g. 100 após ensaio, (b) Viga g. 175 após ensaio. Verificou-se que, Fig. 8, ao final do ensaio de flexão a quatro pontos houve o desplacamento dos perfis de fibra de vidro. Os resultados obtidos podem ser visualizados na Tabela 3. Tabela 3. Resultado das vigas após o reforço estrutural Realizou-se, apesar do número de amostras ser pequeno, uma análise de variância (ANOVA) entre as vigas dos dois grupos de reforço e constatou-se que não há diferença estatística entre os grupos, ou seja, o espaçamento entre os perfis (10,0 ou 17,50 cm) não influenciou nos resultados de carga e nem de deslocamento . A Fig. 9 apresenta os gráficos com os resultados obtidos para as vigas já reforçadas e rompidas. 719 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas (a) (b) Figura 9. Gráfico resistência das vigas com reforço: (a) Carga (kN) x Deslocamento (mm) do grupo 100, (b) Carga (kN) x Deslocamento (mm) do grupo 175. A média dos dados obtidos das vigas da primeira e segunda etapa estão expostos na Tabela 4. Tabela 4. Resultado das vigas da primeira e segunda etapa Com base nos resultados apresentados na Tabela 4, pode-se aferir que as vigas que foram reforçadas à cada 10 cm (Grupo 100) suportaram em média de 31,93% da carga de ruptura na primeira etapa, em termos de incremento de carga, uma vez que a viga já estava comprometida. Já, nas vigas do grupo 175, alcançou-se um desempenho de 61,82%. Após o carregamento das vigas reforçadas, a viga 5 do grupo 175, foi a única viga que ultrapassou a carga de ruptura anterior, sendo que, esta viga não rompeu por cisalhamento no primeiro ensaio. Desconsiderando a mesma, o grupo 175 suportou em média uma carga de 33,47% em relação as vigas da primeira fase. A Fig. 10 apresenta gráficos, carga e deslocamento, com os resultados obtidos para as vigas sem reforço e as vigas já reforçadas e rompidas. Figura 10. Análise entre os grupos antes e após o reforço:(a) resistência, (b) deslocamento 720 Mediante a análise de variância para os resultados de deslocamento entre os dois grupos com reforço, constatou-se que não há diferença estatística entre os dois grupos. Apesar de não haver diferença estatística entre os espaçamentos de reforço, com base em uma análise da média entre os grupos, observou-se que as vigas do grupo 100 atingiu em média 63,20% do deslocamento em relação as vigas da primeira etapa e as vigas do grupo 175 obteve em média 89,55% do deslocamento da fase anterior. CONCLUSÃO É conclusivo afirmar que as rupturas das vigas da primeira etapa aconteceram de forma brusca e com fissuras visíveis, e que a causa proeminente foi por cisalhamento, conforme o esperado devido ao dimensionamento das vigas. Em termos de incremento de carga as vigas do grupo 175 em média, apresentam um melhor resultado com 61,82% da carga de ruptura em relação as vigas da primeira etapa, enquanto as vigas do grupo 100 obtiveram um desempenho médio de 31,93% da carga de ruptura. Entretanto, estatisticamente, através da análise de variância, pode-se afirmar que os dois grupos de espaçamentos são estatisticamente iguais. Com relação ao deslocamento vertical, as vigas do grupo 175 novamente apresentam melhor resultado, em média 89,55% do deslocamento da primeira etapa, enquanto as vigas do grupo 100 apresentam 63,20% em média. Em nenhuma das vigas testadas, houve o reestabelecimento de carga na etapa 1. REFERÊNCIAS [1] Kuhl, B. M. (2005). História e Ética na Conservação e na Restauração de Monumentos Históricos. In: Revista CPC, v. 1, n. 1. Disponível em: http://www.usp.br/cpc/v1/php/wf07_revista_interna.php?id_revista=2&id–conteudo=6&tipo=5. Acesso em: 01 jun. 2019. [2] IPHAN. (1972). Carta Do Restauro. Disponível em: <http://portal.iphan.gov.br/uploads/ckfinder/arquivos/Carta%20do%20 Restauro%201972.pdf>. Acesso em: 01 jun. 2019. [3] Aravind, N. et al. (2017). An experimental study on the effectiveness of externally bonded corrugated GFRP laminates for flexural cracks of RC beams. Construction and Building Materials. 360p. [4] Sousa, J. M.; et al. (2018). Effects of thermal cycles on adhesively bonded joints between pultruded GFRP adherends. Composite Structures. Lisboa . 529p. [5] Canalli, I. C. (2010). Estudo do comportamento de estrutura mista de concreto e perfil pultrudado de prfv sob flexão. Florianópolis. 148p. [6] Reis, L. S. N. (2011). Sobre a recuperação e reforço de estruturas deconcreto armado. Belo Horizonte. 112p. [7] Menon, N. V. (2018). Estudo experimental de sistemas de reforço ao cisalhamento em vigas de concreto armado utilizando-se polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC). [8] ABNT NBR 6118 (2014). Projeto de estruturas de concreto. Rio de Janeiro, 238p. [9] ABNT NBR 5738. (2016) Concreto procedimento para moldagem e cura de corpos de-prova. Rio de Janeiro. 9p. [10] ABNT NBR 5739. (2018) Concreto - ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro. 9p. [11] ABNT NBR 8522. (2017). Concreto – determinação do módulo estático de elasticidade à compressão. Rio de Janeiro. 20p. [12] ABNT NBR 7222. (2011) Concreto e argamassa - determinação da resistência a tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro. 5p. [13] Zucchi, L. F. (2015). Técnicas para o reforço de elementos estruturais. Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria. [14] Lopes, S. A. (2017). Análise do comportamento de vigas de concreto armado, reforçadas com polímero estrutural a base de fibra de vidro na região cisalhante. Universidade do extremo sul catarinense, Criciúma. 23p. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 721 722 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Reabilitação adaptativa de caixilharias - Três Projectos Juliano Ribas Nuno Valentim Arquitectura e Reabilitação Lda, Porto, [email protected] Nuno Valentim Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto/CEAU, Porto, [email protected] Nuno Valentim Arquitectura e Reabilitação Lda, Porto, [email protected] Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Pedra & Cal nº 70, versão online em: www.pedraecal.org, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. Nos projetos de reabilitação em contexto patrimonial a intervenção nos vãos envidraçados são um desafio ao conhecimento arquitectónico e construtivo. As caixilharias existentes a reabilitar possuem uma diversidade de tipo, de funcionamento, de geometria e de valor patrimonial a considerar nas decisões de projecto. A crescente consciência energético-ambiental surge frequentemente como uma problemática inconciliável com o desígnio de manutenção e preservação destes elementos identitários do edificado existente das cidades consolidadas. O presente artigo regista três estratégias de actuação, a partir do cruzamento de três projectos, com o objectivo de documentar princípios de reabilitação adaptativa – onde num único projecto para um mesmo edifício poderão considerar-se diferentes formas de actuação, consoante a natureza do vão, o seu funcionamento, a orientação solar, as exigências ligadas ao uso do espaço contíguo, o valor patrimonial em causa e o estado de conservação do mesmo. Deste modo, as propostas de intervenção sintetizam uma diversidade de estratégias, decorrentes da compreensão do valor das caixilharias no interior do projecto, percorrendo um gradiente que vai do restauro ou repristino ao redesenho em analogia de uma nova caixilharia. O principio de reabilitação adaptativa pretende ser uma das possíveis respostas a um problema de projecto - qual o nível de transformação aceitável de um elemento que poderá ter valor, perante uma exigência regulamentar ou programática, sabendo que esta exigência está em permanente actualização/ avaliação e que depende do nível cultural de cada país e da hierarquia de valores que aceita? “O desafio patrimonial e o desafio energético são ambos legítimos, respondem fundamentalmente, à mesma preocupação e perseguem o mesmo objectivo: suster o desenvolvimento durável, pela preservação de recursos naturais e culturais insubstituíveis”[1]. Para o presente estudo considerou-se, que hoje, à luz da evolução do conceito de património, no edificado urbano corrente reconhecem-se valores patrimoniais que exigem um enquadramento específico face à construção de raiz e face ao património monumental e classificado. Assim, torna-se essencial a compreensão dos valores pré-existentes e determinantes para a solução de projecto. Só com a capacidade de identificar o valor face a um novo programa se poderá, como Chemillier afirma, estabelecer o limite da aproximação regulamentar nas questões culturais [2]. Podemos assim considerar que as caixilharias e portas existentes são elementos arquitectónicos e construtivos de relevância e valor, seja na leitura do edifício, seja na leitura de conjunto da cidade consolidada. Estes elementos são o prolongamento natural do desenho da própria fachada, corolário lógico de um sistema construtivo coerente e identitário, de grande repetição nos seus componentes, mas com variantes (decorrentes, por exemplo, do tipo de madeira e dos pormenores decorativos) [3]. É com esta definição abrangente de “património” que se apresentam os casos de estudo seleccionados: a reabilitação dos vãos exteriores num conjunto de prédios de rendimento da Fundação Instituto Marques da Silva; a reabilitação dos vãos exteriores da Casa Ricardo Severo; a reabilitação dos vãos exteriores do Mercado do Bolhão. 723 724 Com o propósito de exemplificar princípios de reabilitação adaptativa são, deste modo, analisadas três estratégias de intervenção cruzando os três projectos supracitados – distintos em escala, exigência programática, estado de conservação e nível de protecção patrimonial [Fig.1]. Figura 1. Nível de protecção legal associado aos três casos de estudo seleccionados. A análise crítica da situação existente – do levantamento ao diagnóstico e a sua interpretação – identificando valores (e não-valores) é determinante para as intervenções neste contexto patrimonial. A abordagem proposta procura conciliar e sintetizar a multiplicidade de conceitos (como a autenticidade, a memória, história, intrusividade, programa, referências) que instruem o processo de decisão do projecto nos presentes casos de estudo [3]. Como refere Martin Boesch “cada projeto demostrará a necessidade de uma abordagem caso-a-caso; cada edifício existente constitui um ponto de partida específico, apesar da idade ou valor histórico, a riqueza do projecto vem da habilidade do arquitecto evitar estratégias dogmáticas ou pré-concebidas, compreendendo as qualidades e regras das construções existentes, procurando a continuidade ou reinterpretando-as cuidadosamente”[4]. Os projectos em análise sintetizam estratégias, decorrentes da compreensão do valor das caixilharias no interior do projecto um gradiente (mimesis, analogia e contraste) e que pode ser resumido em três acções gerais, que comportarão matizes e cruzamentos entre si: A. Reabilitar as portas e janelas existentes mantendo os seus componentes e apenas substituindo elementos degradados – restauro/reabilitação B. Substituir caixilharia dissonante pela original – reposição/repristino C. Substituir a caixilharia adaptando o desenho das janelas existentes com melhorias no seu desempenho – reinterpretação/redesenho em analogia CASO 1 | FIMS O estado de conservação das caixilharias existentes na FIMS, permitiu restaurar, com substituições parciais, a grande maioria dos vãos [Fig.2]. Esta estratégia foi complementada pela adição de uma segunda caixilharia (interior ou exterior), desenhada com algum grau de analogia, para responder às exigências de conforto dos programas de habitação e alojamento local . No total desenharam-se doze soluções distintas para o conjunto de cento e dez vãos a reabilitar. Figura 2. Excerto do diagnóstico resolutivo dos edifícios da FIMS. Rua Ferreira Borges/Rua Comércio do Porto CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas CASO 2|CASA RICARDO SEVERO Tratava-se de um edifício com grande diversidade de caixilharias com um desenho singular e integrado na linguagem do edifício. A exigência do programa (boutique hotel) conduziu a uma opção por uma caixilharia industrial, com garantias de desempenho acústico e térmico, motivando a substituição de grande parte das caixilharias existentes. A solução encontrada traduz-se na aproximação possível ao desenho original, em analogia [Fig.3]. Optou-se pelo restauro de elementos pontuais de elevado valor como vitrais e o repristino da gelosia. Figura 3. Desenho de trabalho da reunião com fabricante. A preto o perfil original e a vermelho o perfil industrial certificado. Desenho à mão levantada representa a solução de compromisso encontrada. CASO 3|MERCADO DO BOLHÃO O valor patrimonial do Mercado do Bolhão implicou uma abordagem determinada em devolver ao edifício a sua matriz e linguagem original, sendo as caixilharias um componente essencial desta acção. Consequentemente, toda a matéria existente em estado de conservação adequado foi restaurada ou efectuado o seu repristino como no caso das montras em ferro fundido das lojas exteriores [Fig.4]. Nas caixilharias de madeira da galeria, a exigência do novo programa motivou uma adaptação analógica. Figura 4. Excerto do mapa de vãos do processo de reabilitação do Mercado do Bolhão – restauro e repristino 725 726 MIMESIS, ANALOGIA E CONTRASTE A figura 5 sintetiza as estratégias e as ocorrências em cada projecto, entre a Mimesis (conservação/ restauro/repristino) e o contraste (a selecção de uma nova caixilharia de mercado), ainda que este extremo, mais focado no desempenho exigencial, não tenha sido considerado nestes casos de estudo – o que revela o reconhecimento do valor patrimonial como o limite à aproximação regulamentar. A ponderação entre análise crítica, o valor patrimonial, o conhecimento dos sistemas construtivos, as exigências programáticas e a crescente preocupação energético-ambiental, originaram decisões de projecto que cerziram estas variáveis com a matéria existente, favorecendo um diálogo onde a intervenção se diluirá, sem se demitir de transformar. Estas propostas ‘adaptativas’ de reabilitação de caixilharias, possibilitam o prolongamento da vida destes elementos, sem recusar o necessário aggiornamento, e viabilizam também a preservação de recursos insubstituíveis – naturais e culturais. Figura 5. Esquema síntese dos casos de estudo e das várias estratégias de intervenção REFERÊNCIAS [1] OFEN/Commission fédérale monuments historiques (2009), “Recommandations pour l’amélioration du bilan énergétique des monuments historiques”, Berna. p.1 [2] Chemillier, Pierre (1986) Sciences et Bâtiment: La Démarche Scientifique Appliqué à la Construction Paris: Presses de l’ENPC, CSTB. [3] Valentim Lopes, Nuno (2015) Projecto, património arquitetónico regulamentação contemporânea. Sobre práticas de reabilitação no edificado corrente. Porto: FAUP. p.23 [4] Boesch, Martin, Lupini, Laura, Machado, João F (2017) Yellowred: On Reused Architecture, Mendrisio Academy Press. p. 10 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 727 728 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Projecto de reabilitação do Mercado do Bolhão: estratégias políticas e arquitectónicas 1990-2020 Rita Machado Lima Faculdade de Arquitectura da Universidade Lusófona do Porto, Portugal, [email protected] Nuno Valentim Lopes Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto / Centro de Estudos de Arquitectura e Urbanismo, Porto, Portugal, [email protected] RESUMO Os mercados municipais têm sido objecto de preocupação e intervenção a nível nacional e internacional. A concorrência das grandes superfícies, a mudança de hábitos de consumo, a falta de manutenção e a desadequação arquitectónica, constructiva e funcional levou, de uma forma geral, ao esvaziamento dos mercados centrais e históricos. A partir do estudo de caso do Mercado do Bolhão, o presente artigo procura dar um contributo para a reflexão sobre o necessário aggiornamento dos destes mercados e a forma de os adaptar às exigências culturais e regulamentares dos nossos dias, valorizando os edifícios que os albergam. O Mercado do Bolhão é um edifício notável da baixa portuense que, pela sua singularidade, pelas relações que gera e pelo valor social da actividade que promove, constitui um marco da cidade. A reabilitação do edifício há décadas que se tem vindo a revelar necessária e cada vez mais urgente e as ideias para o Mercado são diversas e amplamente discutidas e/ou contestadas. Ao longo dos últimos trinta anos assistimos à sucessão de quatro planos para a reabilitação do Bolhão, correspondendo a quatro programas distintos e a quatro projectos desenvolvidos. Através de uma análise comparativa aos programas estabelecidos e às respostas dadas pelos autores dos diferentes projectos, o presente artigo procura cruzar estas quatro visões e modelos possibilitando reflectir sobre as diferentes estratégias políticas e arquitectónicas. Esta leitura interpretativa permite ainda compreender a hierarquia de valores identificados – valores materiais e imateriais – e a forma como o conhecimento e a cultura arquitectónica se foram relacionando com o processo de decisão política. PALAVRAS-CHAVE: Mercado do Bolhão; projecto de reabilitação, decisão política; património material; património imaterial 729 730 1 DA PRAÇA AO EDIFÍCIO-PRAÇA “O Mercado do Bolhão, um dos espaços coletivos mais emblemáticos da cidade do Porto, teve a sua primeira edificação em meados do século XIX, na praça então lançada sobre o extenso lameiro onde brotava a Fonte do Bolhão, em obras que decorriam a par do rasgamento da Rua Sá da Bandeira. Este primeiro mercado, muito precário, foi substituído pelo atual edifício, com projeto do arquiteto António Correia da Silva, datado de 1914, (...). O projeto, bem sucedido na intenção de revestir a praça do mercado já existente numa estrutura dignificante para a cidade, segue a lição francesa de Julien Guadet (...).” [1] A supracitada Portaria 613/2013 de 20 de Setembro classifica o Mercado do Bolhão como “monumento de interesse público”, explicitando as razões e os valores identificados na base deste reconhecimento legal. Desde logo a sua implantação - praça urbana descoberta como elemento qualificador da malha urbana. Note-se que o texto legal faz esta referência a Guadet (1834-1908) sobretudo pela sua importante reflexão histórica sobre os mercados – este arquitecto analisou pormenorizadamente os mercados franceses modernos e criticou “a tendência de os organizar em recintos cobertos e fechados, de estrutura metálica, chamando a atenção para o que considera ser a contradição entre os interesses do comércio e do conforto.” [2] O insucesso da solução coberta do Mercado Ferreira Borges concluído em 1888 e os ensinamentos de Guadet (ligados à salubridade, à necessidade de forte ventilação para combater odores/sobreaquecimento, protecção perimetral do vento, entre outros) estarão na origem da solução de Correia da Silva de quarteirão encerrado descoberto. “O resultado deste processo é, no caso Mercado do Bolhão, uma solução tipologicamente original.” [3][4] O valor patrimonial reconhecido pela classificação diz assim respeito a duas dimensões fundamentais do mercado: a arquitectura do edifício, considerado um “bom exemplo da aplicação nacional do estilo ecléctico Beaux Arts” e o valor cultural específico da sua função como “um testemunho sociológico das tradicionais formas de comércio (as feiras) e da sua possível conjugação com o comércio moderno, integrando-se num dos quarteirões urbanos mais dinâmicos do Porto, e constituindo importante factor identitário da cidade” A Portaria sublinha ainda que “a classificação do Mercado do Bolhão reflecte os critérios constantes do art.º 17º da Lei n.º 107/2001, de 8 de setembro, relativos ao interesse do bem como testemunho simbólico, ao seu interesse como testemunho notável de vivências ou factos históricos, ao seu valor estético, técnico e material intrínseco, à sua conceção arquitectónica e urbanística, e à sua extensão, e ao que nela se reflecte do ponto de vista da memória coletiva” [1][5] Figura 1 e 2. Mercado do Bolhão – património material e imaterial, objecto de protecção e classificação nacional. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas O valor patrimonial do Bolhão é, deste modo, indissociável da manutenção da sua função como mercado tradicional. A alma do edifício e, se se quiser, o espírito do lugar, depende da manutenção das suas vivências e do modelo de comércio que ali se fixou, conjugadas com as modernas exigências que a actividade comercial deve cumprir, sempre no respeito pela sua tradição e história. Esta relação tem um espaço e uma escala específicos que importa preservar como bem cultural que caracteriza este mercado (Fig.1 e 2). 2 QUATRO PROGRAMAS - QUATRO PROJECTOS No decorrer do século XX o edifício foi sofrendo adaptações e adulterações. No exterior, as caixilharias, montras e toldos foram quase totalmente substituídos por elementos dissonantes, e foram introduzidas infraestruturas e elementos publicitários nas fachadas sem critério arquitectónico – perdendo-se a identidade original. No interior, os corredores do mercado foram cobertos e ocupados com estruturas de exposição de produtos. Os antigos talhos, no piso da galeria, foram sendo desocupados e vieram a ser utilizados maioritariamente como depósitos para os comerciantes, eliminando totalmente a transparência destes espaços e a relação da galeria com as ruas envolventes. [5] A degradação construtiva do edifício foi sendo crescente e monitorizada. Nos últimos 30 anos foram muitas e variadas as ideias para a reabilitação do Mercado do Bolhão. A sucessão das diversas governações da cidade, as pessoas concretas envolvidas nestes processos, a influência dos tempos e de semelhantes reabilitações internacionais, a participação pública e as próprias interpretações dos arquitectos envolvidos - seja aos programas seja aos valores e não valores identificados no Mercado -, são factores determinantes que dão forma às diversas propostas de reabilitação para este edifício. Com programas particulares e distintos, todas as propostas procuram a melhoria das condições de conforto, acessibilidade, higiene, salubridade e segurança. Analisaremos então de seguida, de forma muito concreta, como se concretizam as quatro propostas subsequentes para a reabilitação do Mercado do Bolhão [Fig. 10, 11 e 12]. 2.1 Proposta 1, 1992-1998, Arq. Joaquim Massena (Concurso Público Internacional) 11.60m ACESSO CAVE Em 1992, durante a vigência de Fernando Gomes como presidente da Câmara Municipal do Porto (CMP), é lançado um Concurso Público Internacional tendo como jurí o Instituto Português do Património Arquitectónico (IPPAR), a Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto (FAUP) e o Arq. Álvaro Siza Vieira. Ganhou o projecto do Arq. Joaquim Massena, tendo então sido desenvolvido de 1994 a 1998 até à fase de Projecto de Execução. Este mantém o Mercado descoberto. No entanto, ao nível do terrado, não é abordada a questão do conforto dos utilizadores nas vias de circulação, permanecendo as mesmas expostas à intempérie. Na procura de melhores condições dos vendedores, encerram-se as barracas com caixilharia mas esta acção terá consequências inevitáveis na relação vendedor-utilizador que será necessariamente afectada por esta separação física. A um nível intermédio entre Terrado e galeria pré-existente, é criado um novo piso/galeria a com a mesma extensão que a galeria pré-existente (Fig.3). RUA CAVE Figura 3. Corte longitudinal do Projecto de Execução do Concurso/Arq. J. Massena (vista para ala nascente, com integração de novo piso/galeria intermédia e novas lojas encerradas) 731 732 Este novo piso é acedido por dois pares de escadas rolantes que ladeam a entrada sul, na Rua Formosa. A integração desta galeria interrompe a leitura vertical da colunata de pilares em ferro fundido. Ao longo de todas as paredes do terrado, em dois níveis (Terrado e novo piso intermédio) são criadas novas lojas encerradas com caixilharia, para as quais se prevê a integração de sistema de ar condicionado. No piso 1, da galeria pré-existente, são distribuídos espaços de restauração, incluindo a execução de lajes e escadas para sobre-lojas de apoio (cozinhas). Nas zonas enterradas sob a Rua Sá da Bandeira, no criptopórtico, prevêm-se amplas salas para exposições ou eventos. O passadiço pré-existente e respectiva cobertura são demolidos, redefinindo-se a forma original do edifício-quarteirão. Prevê-se uma ligação com a estação de Metro existente sob a Rua Alexandre Braga através de uma passagem a partir do átrio nascente no piso do terrado. São contemplados dois pisos de cave para zonas de apoio, estacionamento e cargas e descargas cujo acesso se faz a partir da cota alta da cidade (entrada em rampa de duas vias na praceta definida pelas ruas do Bolhão / Fernandes Tomás / Sá da Bandeira). A escavação faz-se no interior do quarteirão, sendo que o paramento periférico desta cave é coincidente com o alinhamento dos pilares de ferro fundido, o que inevitavelmente põe em causa a preservação do piso da galeria. O projecto do Arq. Joaquim Massena, apesar de concluído e pronto a construir, não avançou para execução. 2.2 Proposta 2, 2006-2008, Tram Crone (Concurso Público Internacional) Durante o mandato do Presidente da Câmara Nuno Cardoso (de 1999 a 2002) não houve desenvolvimentos no que se refere à reabilitação do Mercado do Bolhão. Apenas em 2006, durante o segundo mandato de governação do Presidente da Câmara Rui Rio, com vereação do pelouro de Urbanismo de Lino Ferreira, a decisão política voltou a centrar-se sobre este equipamento. Foi então lançado novo Concurso Público Internacional para concepção, projecto, construção, manutenção e exploração mediante a constituição de direito de superfície do Mercado do Bolhão. Ganhou a empresa holandesa de promoção de projectos imobiliários, Tram Crone. Pela leitura do programa do Concurso, da acta da 13ª reunião do Executivo (21 de Fevereiro de 2006) e da proposta aprovada pelo Executivo e Assembleia Municipal para abertura do Concurso é perceptível que se alteram as premissas base para a reabilitação deste edifício. Esta mudança de estratégia política justifica a não execução do projecto elaborado anteriormente e o recurso à abertura de um novo concurso público. Apesar da referência ao respeito pelo edifício original, suas características arquitectónicas e à manutenção da função de “mercado tradicional”, são feitas alterações de base que transformam profundamente o espírito da intervenção pretendida e justificam a mudança de modelo de mercado. Passamos a referir: - como princípio de reabilitação é sugerido o recurso a materiais e técnicas compatíveis com o edifício original, mas sublinha-se que os novos materiais utilizados devem ser “separados e facilmente reconhecíveis dos materiais antigos preexistentes, i. e., devem ser evitados mimetismos que levem à confusão na estratificação histórica deste edifício emblemático.”; - admite-se que o modelo de gestão e estudo de viabilidade económica aponte para a necessidade de implementar outras valências para além do “mercado tradicional”, indicando ainda que este deve ficar confinado à área do Terrado “ou área equivalente”; - é sugerido o recurso a soluções que: - aumentem a área útil; - potenciem a utilização durante todo o ano; - criem um piso intermédio com acesso directo ao exterior; - integrem uma cobertura ao nível do terrado ou ao nível do coroamento do edifício, desde que não ultrapasse o nível da cumeeira; - é dada a indicação para manter escadaria norte, fonte, elementos metálicos existentes (com funções estruturais ou apenas decorativas), lojas exteriores e fachada; - no que se refere à avaliação da qualidade técnica do projecto, é privilegiado o grau de inovação da proposta; Desta forma, a proposta vencedora configura uma alteração profunda do edifício pré-existente, com CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas um incremento de área bruta de construção muito expressivo, constituindo um total de 7 pisos numa volumetria semelhante à original (Fig 4 e 5). Figura 4 e 5. Axonometrias da proposta da Tram Crone. O corte transversal apresenta a opção B - construir torre habitacional sobre a ala do mercado voltada à rua Alexandre Braga (cinco pisos). Apesar do programa de concurso apontar a possibilidade de ligação subterrânea aos parques de estacionamento envolventes, são propostos dois pisos de cave para estacionamento e cargas e descargas, que ocupam a largura total do quarteirão comprometendo, assim, inevitavelmente a preservação do edifício. À semelhança da proposta anterior de J. Massena, o acesso a estes pisos faz-se a partir da mesma praceta à cota alta da cidade, tendo esta rampa apenas uma via de circulação. Sobre os pisos de cave, propõe-se a construção de dois pisos completos de galeria comercial coberta, ocupando também eles a largura total do quarteirão. Esta galeria concretiza-se num percurso de passagem interior, com luz natural e ar-condicionado, com distribuição por lojas de conveniência de grande e média dimensão como supermercados, farmácias, produtos para o lar, etc. Sobre esta volumetria, propõe-se a distribuição das funções de restauração (a sul) e de “mercado tradicional” (a norte, com entrada a partir da rua Fernandes Tomás), a céu aberto, propondo a integração de uma cobertura amovível de forma a possibilitar a utilização do mercado durante todo o ano. Por fim, propõe-se ainda mais dois novos pisos superiores - que se implantam apenas na orla exterior do quarteirão – onde se localiza maioritariamente área habitacional com articulação pontual com serviços compatíveis (espaços ambivalentes, de habitação-escritório) e uma pequena galeria exterior coberta sobre o novo terrado central. Inesperadamente, sugere-se ainda a elevação de uma torre de 5 pisos sobre um módulo de cobertura da ala voltada à rua Alexandre Braga, para albergar mais programa habitacional. Desta forma, torna-se muito claro que este projecto para o Bolhão compreende uma acção de demolição massiva do edifício pré-existente. Apesar de vencedora, esta proposta foi alvo de uma enorme contestação pública que reuniu o consenso da maioria da população, incluindo técnicos, e mereceu igualmente por parte do Instituto de Gestão do Património Arqueológico e Arquitectónico (IGESPAR) a indicação de que esta viria a conceder parecer desfavorável ou condicionado à execução do projecto apresentado a concurso – razão que leva à anulação da adjudicação do projecto à empresa Tram Crone em Setembro de 2008. 2.3 Proposta 3, 2008-2013, DRCN (Arq. João Carlos Santos) - Protocolo CMP/DRCN Em Dezembro do mesmo ano, a mesma presidência da autarquia celebra um protocolo de colaboração entre o Município do Porto, o IGESPAR e a Direcção Regional de Cultura Norte (DRCN) a fim de rapidamente levar a cabo um novo projecto de reabilitação para o Mercado do Bolhão. Este será elaborado pela DRCN com coordenação e autoria do Arq. João Carlos Santos. O novo programa para o Mercado recentra o discurso na vocação primordial deste equipamento como mercado municipal - “Mercado de Sabores e Aromas Tradicionais, baseado na excelência dos produtos naturais, capaz de atrair consumidores qualificados e turistas”. Neste programa, são definidas as necessidades de prever uma cobertura “na zona descoberta definida pelo limite interior edificado” e uma zona para cargas e descargas e estacionamento apropriado. Apontava uma vez mais a possibilidade de ligação subterrânea a parques 733 734 de estacionamento construídos ou a construir nas imediações. Na análise ao programa elaborada pela DRCN, esta salienta a adequação do programa às características do edifício e dos pressupostos que serviram de base à sua classificação e destaca o facto de o programa agora determinado ser contido e flexível, possibilitando o confinamento do mesmo à área existente na construção original. Figura 6 e 7. Imagens 3D do projecto da DRCN, vista aérea e vista da galeria Assim se elabora a terceira proposta para reabilitação do Mercado do Bolhão que foi desenvolvida até à fase de Projecto de Execução [Fig. 6 e 7]. Nesta proposta é considerada a construção de uma cobertura metálica sobre toda a praça central definida pelo edifício. Esta cobertura é uma reinterpretação a partir do estudo da cobertura do projecto original, elaborado pelo Arq. António Correia da Silva (cobertura essa que pelas razões anteriormente explicitadas não chegou a ser executada) e altera profundamente a percepção do espaço vivido no Mercado do Bolhão - por um lado, suprime a cobertura da galeria, alterando por completo a escala própria deste local e, por outro, transforma o Mercado num espaço interior, com iluminação controlada e necessidade de climatização. A proposta prevê a execução de dois pisos de cave para apoio técnico, estacionamento e cargas e descargas. Esta cave implanta-se no alinhamento da colunata de pilares de ferro fundido e interfere com as fundações do edifício existente nos 4 eixos (norte, sul, nascente e poente) e no ponto de acesso à cave. Este faz-se através de uma rampa de duas vias a partir da Rua Alexandre Braga, condicionando o transito nesta rua que passa a ter apenas uma faixa de rodagem, esventrando e descaracterizando uma das ruas mais relevantes da cidade. O piso do terrado é, nesta proposta, nivelado, obrigando à execução de cortes e/ou próteses em todos os pilares de ferro fundido e à introdução de novas escadas e/ou rampas na transição para a entrada da rua Formosa e a escadaria norte. O passadiço central é demolido e é proposto um novo passadiço, muito mais estreito, ao nível da galeria. São colocados no centro do terrado quatro novos elevadores que farão a ligação entre o terrado e a galeria e aos átrios nascente e poente (à cota das ruas Sá da Bandeira e Alexandre Braga). O mercado de frescos situa-se no terrado e ala norte do piso 1 (cota superior do antigo matadouro), a administração nas alas nascente e poente do mesmo piso e os restaurantes na galeria e respectivas sobre lojas. 2.4 Proposta 4, 2014-2016, CMP (Arq. Nuno Valentim) No final do ano de 2013, toma posse o novo presidente da Câmara, Rui Moreira que, assessorado no Urbanismo pelos arquitetos Manel Correia Fernandes e Pedro Baganha e na Cultura por Paulo Cunha e Silva, pretende uma reformulação do projecto suprimindo o estacionamento em cave e a cobertura e reduzindo assim significativamente a área de intervenção no Mercado. Tendo solicitado à DRCN uma revisão do projecto que lhe foi negada, o novo presidente decide avançar com novo projecto coordenado pela CMP para a reabilitação do Bolhão, convidando para autor do projecto de arquitectura o Arq. Nuno Valentim. Esta proposta foi desenvolvida de 2014 a 2016 até à fase de projecto de execução e encontra-se em obra desde Maio de 2018. O Programa Preliminar enunciado pela CMP define que o Bolhão seja “... um mercado tradicional, municipal, dos sabores e dos cheiros, relacionado com a envolvente...”, reforçando o seu papel de mercado de frescos municipal. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 8 e 9. Fotografia do edifício existente e imagem 3D do projecto da CMP/N.Valentim, vista central a partir da Rua Fernandes Tomás A quarta proposta de reabilitação para o Bolhão, regressa a um programa de Mercado descoberto, preservando a leitura da praça de mercado aberta, e recuperando as propostas de reabilitação da cobertura da galeria e restauro dos seus elementos constituintes. Mantêm-se assim a escala actual, a sua singularidade de funcionamento e a possibilidade de ler o perfil beaux-arts no coroamento do edifício composto pelo movimento da platibanda, telhados e cúpulas de ardósia (Fig. 8 e 9). No terrado, mantém-se a pendente existente, que é favorável à higienização do Mercado, e preconiza-se a reinterpretação das coberturas das barracas e das estruturas aligeiradas de protecção das vias de circulação, reproduzindo a sua escala e geometria existentes, e proporcionando ao utilizador um percurso coberto ao longo de todo o mercado. Esta nova estrutura de cobertura do terrado, bancas e áreas de circulação, pretendem dar resposta aos inúmeros problemas detectados no diagnóstico local, fruto da grande inadequação das Barracas aos requisitos de um mercado de frescos contemporâneo pois a sua geometria/dimensão, materiais e a própria implantação conduz frequentemente à sua utilização como depósito. Estas novas estruturas serão então equipadas com lâminas de protecção solar, algum controlo térmico e ventilação natural e mecânica de forma a garantir as necessárias condições de conforto ao mercado de frescos. Esta actualização das estruturas do Terrado, tem por objectivo incrementar o conforto, a funcionalidade, a higiene, a qualidade e o nível de exigência na utilização do mercado. Ao nível da cave, esta proposta prevê a integração de um pequeno cais para cargas e descargas que acompanha a pendente do terrado e áreas de apoio. O perímetro exterior deste piso, dista 2,5m do perímetro definido pela colunata de pilares de ferro fundido, possibilitando a sua construção sem consequências no edifício existente. Este piso de cave apenas intersecta as fundações do edifício existente nos pontos de acesso (quatro eixos - norte, sul, nascente e poente) e na entrada. O acesso a este piso faz-se através de um túnel a partir da rua Ateneu Comercial, libertando por completo as ruas envolventes e o espaço público. O passadiço é substituído por um novo em ferro, em dois níveis, que mimetiza a linguagem existente reproduzindo a métrica dos caixotões da laje da galeria, A função de mercado de frescos e generalizável ao piso do Terrado. No piso 1 (nível superior do antigo matadouro) situam-se a administração e áreas de apoio e, na galeria, os restaurantes com possibilidade de construção das sobrelojas (a cargo do logista). CONCLUSÕES Os esvaziamento e necessidade de reabilitação dos mercados históricos centrais das cidades são um desafio político, humano e arquitectónico - que hoje ocupa o governo das cidades, a nível nacional e internacional. O mercado do Bolhão é um caso de estudo singular uma vez que foi objecto de quatro visões políticas e quatro projectos de arquitectura nos últimos 30 anos. A obra que está finalmente a ser construída corresponde ao projecto que propõe menos construção e que, proporcionalmente, mais matéria existente reintegra. É também o que menos diverge do programa Mercado de Frescos original cujo enunciado e o decorrente desenvolvimento do projecto foi acompanhado, de forma próxima e aprofundada, através de um importante levantamento das condições socio- 735 736 culturais dos vendedores, elaborado pelo Gabinete do Mercado do Bolhão criado pela CMP para esse efeito. Importa ainda referir que a nova cave logística é a menos intrusiva (escavada apenas no centro do Terrado) e é a única que não ocupa espaço público à superfície para acesso viário. Esta proposta é naturalmente fruto de uma circunstância que se enraíza em três considerações fundamentais: 1) Surge na sequência de várias propostas para a reabilitação do Mercado, beneficiando das experiências anteriores; 2) A decisão política foi tomada de forma informada - arquitectónica e culturalmente - e com a coragem de fazer uma redução da escala da intervenção e de acreditar numa mudança cultural do padrão de consumo, que implica criar condições para o regresso aos mercados; 3) Esta equipa de projecto faz uma hierarquização de valores distinta das anteriores, entendendo que o primeiro valor é a actividade a par da manutenção da praça descoberta; AGRADECIMENTOS Agradecemos a colaboração da Sara Noronha no apoio à elaboração dos esquemas comparativos. REFERÊNCIAS [1] Portaria 613/2013 de 20 de Setembro, Classificação do Mercado do Bolhão como monumento de interesse público. [2] Eduardo Cabral dos Santos (1992) in “O Mercado do Bolhão – Estudos e Documentos”, Anni Günther Nonell (coord) Porto: CMP/CEFA-FAUP p.121 [3] Eduardo Cabral dos Santos (1992) in “O Mercado do Bolhão – Estudos e Documentos”, Anni Günther Nonell (coord) Porto: CMP/CEFA-FAUP, p.121-125. [4] VALENTIM, Nuno (2021) Sebentas d`Obra, nº21, p.5 [5] VALENTIM, Nuno - “Memória Descritiva e Justificativa do Projecto Geral de Arquitectura”, in Anteprojecto do Projecto de Restauro e Modernização do Mercado do Bolhão, Câmara Municipal Porto, Agosto 2015. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 737 738 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Inspecção e Diagnóstico Estrutural no apoio à reconversão arquitectónica do Palacete IAP em sede da Santa Casa da Misericórdia do Porto Bruno Quelhas NCREP, Consultoria em Reab. do Edificado e Património, Lda, Porto, Portugal, [email protected] André Camelo CREA - Arquitectos, Porto, Portugal, [email protected] Margarida Barbosa Santa Casa da Misericórdia do Porto, Porto, Portugal, [email protected] Tiago Ilharco NCREP, Consultoria em Reab. do Edificado e Património, Lda, Porto, Portugal, [email protected] RESUMO A abertura da instituição Instituto Araújo Porto ocorreu em 1892/93, teve inicialmente uma utilização de habitação familiar, e sofreu alterações construtivas na década de 90 do séc. XIX, com o intuito de servir como estabelecimento de ensino. Durante os anos de funcionamento do edifício foram realizadas diversas de obras de ampliação e melhoramento/conservação da estrutura, nomeadamente através da introdução de elementos estruturais em betão armado. Dando resposta ao programa transmitido pela Santa Casa de Misericórdia do Porto, para reabilitação e reconversão do imóvel presentemente devoluto para a futura Sede Corporativa da Instituição, o projeto foi desenvolvido pela CREA - Arquitectos e pela Arquiteta Margarida Barbosa, e procurou responder aos pressupostos programáticos associados à nova função, bem como a dotação de condições de conforto e gestão compatíveis com as exigências e tecnologias atuais, em articulação com a valorização e exponenciação do potencial arquitetónico do imóvel pré-existente. O projecto teve por base um Relatório de Inspeção e Diagnóstico Estrutural [1] realizado pelo NCREP, que teve como objetivo de avaliar o estado de conservação e o nível de segurança estrutural do edifício. Este trabalho permitiu identificar as anomalias estruturais que afetavam o edifício e assim desenvolver um projeto de intervenção estrutural direcionado para a sua resolução, [2]. Concluiu-se que praticamente toda a estrutura do edifício poderia ser mantida com recurso a ações de tratamento, consolidação, reforço e substituição pontual de elementos estruturais. A intervenção estrutural envolveu, sempre que possível, a utilização de materiais e técnicas tradicionais, de forma a garantir a preservação da identidade do edifício e, simultaneamente, o respeito pelos princípios da Reversibilidade, a Compatibilidade e a baixa intrusividade das soluções. PALAVRAS-CHAVE: Alvenaria; Inspecção e Diagnóstico; Conservação; Projecto; Reabilitação 739 740 1 INTRODUÇÃO O presente artigo apresenta a abordagem de inspecção, diagnóstico e intervenção estrutural adoptada na reabilitação do Instituto Araújo Porto, que acolhe actualmente o Centro Corporativo da Misericórdia do Porto, e o seu papel no apoio ao projecto de arquitectura. O projecto de intervenção estrutural teve como objectivo dotar os elementos construtivos dos edifícios das condições de segurança e utilização necessárias ao seu bom funcionamento para o novo uso, e, simultaneamente, preservar e valorizar as suas qualidades arquitectónicas, construtivas e estruturais. As soluções de intervenção realizadas foram baseadas num levantamento exaustivo dos elementos construtivos e das anomalias existentes através de acções de inspecção e diagnóstico, [1]. Após o diagnóstico da situação, procuraram-se as medidas que minimizassem o impacto no edifício, garantindo o respeito tanto pelo programa a integrar como pelos princípios ditados pelas Cartas e Recomendações Internacionais. Optou-se, sempre que possível, pela reabilitação dos elementos construtivos existentes e pela utilização, sempre que possível, de materiais e técnicas tradicionais, de forma a garantir a preservação da identidade do edifício e, simultaneamente, o respeito pelos princípios da Reversibilidade, a Compatibilidade e a baixa intrusividade das soluções. Nesse sentido, foi consultada documentação histórica sobre o edifício, assim como os elementos fornecidos pela Santa Casa da Misericórdia do Porto. 1.1 Descrição geral do conjunto de edifícios Inicialmente com uma utilização de habitação familiar, o Instituto Araújo Porto, que foi legada à Santa Casa da Misericórdia do Porto pelo benfeitor José Vaz d’ Araújo Veiga em 1891. Em 1892/93 abriu portas o Instituto Araújo Porto, dando resposta a uma significativa lacuna no quadro da instrução pública portuguesa, no que respeita ao acompanhamento das crianças surdas-mudas. O edifício sofreu alterações construtivas na década de 90 do séc. XIX, com o intuito de servir como estabelecimento de ensino, tendo-se nesta época inicado também a capela, localizada no prolongamento do edifício principal. Durante os anos de funcionamento do edifício foram realizadas diversas de obras de ampliação e melhoramento/conservação da estrutura. A área de intervenção, ilustrada parcialmente na Fig. 1, é de aproximadamente 1950m2, onde se inclui o edifício principal, a Capela Oeste e ainda os corpos anexos no tardoz do edifício. a) b) Figura 1. Área de intervenção. a) Piso 0 do Centro Corporativo da Misericórdia do Porto. b) Entrada principal e piso 1 do Centro Corporativo da Misericórdia do Porto. 741 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2 INSPECÇÃO E DIAGNÓSTICO ESTRUTURAL O trabalho de Inspecção e Diagnóstico Estrutural do edifício teve como principal objectivo informar e servir de base de conhecimento para o desenvolvimento sustentado dos projectos de arquitectura e especialidades. Este trabalho teve particular interesse uma vez que existia uma vontade conjunta de todas as especialidades e dono de obra no sentido de conseguir um projecto de impacto mínimo e de respeito da pré-existência. O trabalho de inspecção e diagnóstico foi realizado com base num trabalho preliminar de pesquisa bibliográfica e nas acções de inspecção visual apoiadas na capacidade e conhecimento dos técnicos do NCREP e numa campanha de abertura de janelas de sondagens e de ensaios não destrutivos, Fig. 2. a) b) c) d) e) f) i) h) g) Figura 2. Sondagens e ensaios complementares. a) Utilização do formão; b) Utilização do martelo; c) Ensaio de Resistógrafo em elemento de madeira; d) Higrómetro; e) Medição da secção de elementos estruturais; f) Ensaio de identificação dinâmica de um pavimento; g) Detecção de armaduras com pacómetro; h) Ensaio com esclerómetro de Schmidt; i) Indicador de fenolftaleína. 2.1 Levantamento e caracterização estrutural do edifício A estrutura resistente vertical principal dos edifícios que compõem o Instituto Araújo Porto é composta por paredes exteriores e interiores em alvenaria de granito, Fig. 3, com as características típicas da alvenaria das construções da cidade do Porto: de boa qualidade, com alguma regularidade, constituída por pedras de grandes dimensões, muito possivelmente assentes sobre calços de pedra e com juntas colmatadas com argamassas originalmente à base de saibro e cal. Os trabalhos de inspecção e diagnósticos permitiram também identificar diferentes de tipologias de pavimentos, tanto originais como resultantes de alterações posteriores. Os pavimentos dos piso 0 e piso 1 do edifício prinicipal são, de uma forma geral e originalmente, compostos por vigas de madeira de Castanho, apoiadas nas paredes de alvenaria de pedra exteriores e interiores e, ao nível do pavimento 742 do piso 1, em perfis metálicos do tipo IPN 300, Fig. 4a) e Fig. 4b), resultantes de uma intervenção posterior e introduzidos provavelmente com o objectivo de obter expaços mais amplos. Ao nível do piso 0, na zona onde se localizava a cozinha, o pavimento é composto por uma laje mista composta por perfis metálicos e abobadilhas de alvenaria de tijolo, Fig. 4c). O edifício principal apresenta dois corpos de escada principais, um corpo de escadas em betão armado de ligação entre o piso -1 e o piso 1, e o corpo de escadas central que liga o piso -1 ao piso 2 e que é materializado por elementos estruturais de pinho com secção rectangular. Figura 3. Paredes de alvenaria de granito do edifício principal. a) b) Figura 4. Elementos estruturais que compõem os pavimentos. c) De acordo com os elementos de arquivo, a estrutura de madeira que materizava o piso 2 e a cobertura do corpo principal, Fig. 5a), foi substituída no final do século XX, resultado do seu mau estado de conservação, por novas soluções estruturais que mantiveram a configuração arquitectónica original. A intervenção no piso 2 e cobertura foi realizada em dois momentos diferentes, num primeiro momento, a estrutura de madeira do lado Este do edifício foi substituída por uma estrutura de betão armado, Fig.5b), simplesmente apoiada sobre as paredes de granito e materializado por pórticos transversais em betão armado, entre os quais foram betonadas lajes e paredes maciças de betão armado. Nesta zona a cobertura foi realizada em estrutura de madeira. Em 1973 a restante estrutura do piso 2 e da cobertura do edifício principal foi substituída também por uma nova solução em betão armado (B180, A24). Nesta solução, sobre as paredes de fachada principal e posterior do edifício em alvenaria de pedra, nasceram, ao nível do piso 2, paredes e mansardas maciças em betão armado, sobre as quais assentaram as lajes aligeiradas de tecto e da cobertura com vigotas pré-esforçadas do tipo MAPREL, Fig. 5c) e Fig. 5d). Nesta época foi construído um novo pavimento do piso 2 em laje aligeirada de betão armado, executado sobre o pavimento de madeira pré-existente, e feita uma ampliação do piso 2, através do aproveitamento da área de terraço resultante da ampliação de 1964 ao edifício principal. O pavimento da capela, Fig. 6a, é materializado por vigas de madeira 11x11cm2//0,50m, com vãos múltiplos, suportadas em duas vigas metálicas IPN240, que por sua vez apoiam nas paredes exteriores e interiores de alvenaria de granito do piso inferior. O pavimento do coro alto da capela é composto por vigas de madeira 8,0x18,0cm2//0,50m que apoiam na fachada principal da igreja e num perfil IPN 300, Fig. 6b). A cobertura da capela é materializada por asnas de linha elevada que acompanham e suportam a foma curva do tecto, Fig. 6c). 743 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas a) b) c) Figura 5. Principais alterações estruturais realizadas no século XX. d) b) c) a) Figura 6. Estrutura resistente horizontal da capela. a) Estrutura de pavimento da capela; b) estrutura de pavimento do coro-alto; c) Estrutura de cobertura e de suporte de tecto da capela. A informação relativa à caracterização estrutural foi vertida e compilada num relatório de inspecção e diagnóstico estrutural, [1]. Estes elementos, juntamento com a avaliação do estado de conservação e de segurança estrutural permitiram, por um lado melhor integrar o programa e a sua solução arquitectónica na pré-existência e por outro guiar o projecto de intervenção estrutural. 2.2 Principais anomalias estruturais: Estado de conservação e verificação de segurança Foi efectuada uma inspecção aos edifícios em análise de forma a detectar danos/ anomalias nos elementos construtivos/ estruturais e avaliar a sua intensidade. Em termos gerais, a avaliação efectuada permitiu verificar, com algumas excepções, o bom estado geral de conservação estrutural dos edifícios. As principais anomalias, (Fig. 7), detectadas foram em elementos estruturais de madeira, e estão essencialmente relacionados com: (i) Ataques de insectos xilófagos de ciclo larvar (caruncho), em alguns casos com perda relevante de secção resistente; (ii) Ataques pontuais de térmitas; (iii) problemas de vibração em alguns pavimentos, em particular ao nível do pavimento do piso 0 e 1. Com base na informação, geométrica, construtiva e material, recolhida tanto na pesquisa de arquivo com durante as acções de inspecção, foi realizada uma verificação de segurança estrutural dos elementos resistentes identificados. Este trabalho permitiu identificar as necessidades de reforço de alguns elementos, nomeadamente: (i) os perfis metálicos existentes ao nível do pavimento do piso 1 e no prolongamento das paredes de corredor; (ii) os perfis metálicos de apoio à estrutura de madeira da capela; (iii) a estrutura de madeira do pavimento do coro-alto. Adicionalmente, e por uma questão de cumprimento de estados limite de serviço (vibração), verificou-se a necessidade de reforço estrutural de alguns pavimentos de madeira. 744 a) b) c) Figura 7. Estado de conservação de elementos estruturais de madeira. a) Ataques de insectos xilófagos de ciclo larvar (caruncho) na cobertura da capela. b) Ataques de insectos xilófagos de ciclo larvar (caruncho) na cobertura do edifício principal; c) Ataques de térmitas no piso -1. 3 INTREVENÇÃO ESTRUTURAL As medidas de intervenção foram determinadas com base nos dados recolhidos durante a inspecção, nomeadamente no levantamento prévio exaustivo dos elementos construtivos e dos danos existentes. Procuraram minimizar o impacto no edifício, preservando e valorizando as suas características originais. Optou-se, sempre que possível, pela reabilitação dos elementos construtivos existentes e pela utilização de soluções baseadas em materiais e técnicas tradicionais. Todos os elementos a introduzir foram devidamente avaliados, de forma a não danificarem, ou alterarem o funcionamento, ou a estabilidade física e química dos elementos construtivos existentes. O trabalho de inspecção e diagnóstico estrutural realizado permitiu concluir que a maioria dos elementos estruturais poderiam ser mantidos através de intervenções pontuais de reabilitação e (ou) reforço. Assim, com base nos resultados da primeira fase de conhecimento do existente foram definidas as principais medidas de intervenção, nomeadamente: (i) Limpeza dos elementos de madeira existentes dos pavimentos, escadas e coberturas através de instrumentos adequados, Fig. 8a); (ii)Tratamento de todos os madeiramentos a manter dos pavimentos, escadas e cobertura, utilizando um produto imunizante aplicado por aspersão ou à trincha, para desinfestação e prevenção contra agentes xilófagos, Fig. 8b) e , Fig. 8c). (iii) Substituição pontual de elementos de madeira degradados, Fig. 8d); (iv) Reforço dos perfis metálicos existentes à cota do piso 1 através da colocação de novos pilares metálicos a dividir o vão, Fig. 8e); (v) Reforço da laje de betão armado na zonas dos WC’s com a introdução de vigas metálicas, Fig. 8f); (vi) Reforço do pavimento do coro-alto, Fig. 8g); (vii); Limpeza e tratamento dos elementos estruturais metálicos com recurso a pinturas de protecção anti-corrosiva, Fig. 8h). (viii) Reforço do pavimento do piso 0 para Estados Limites de Serviço (vibração), Fig. 8i). a) d) b) c) e) f) Figura 8. Medidas de intervenção estrutural. 745 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Adicionalmente às medidas anteriormente referidas, existiram um conjunto de alterações arquitectónicas com impacto estrutural e que necessitaram da definição de soluções de reforço e do dimensionamento de novas estruturas. As principais alterações foram: (i) Demolição de parede de alvenaria de pedra do piso 0 na zona do refeitório e reforço do pavimento através da introdução de perfis metálicos, Fig. 9a); (ii) Demolição pontual e reforço da laje mista composta por abobadilhas cerâmicas e perfis metálicos, para implementação de uma nova escada metálica de acesso ao piso -1, Fig. 9b); (iii) Realização de nova escada de betão armado até ao pavimento do piso 2, na continuação da existente em betão armado, Fig. 9c); (iv) Demolição dos pavimentos entre o piso -1 e o piso 2 para implementação de uma caixa de elevadores. A caixa de elevadores é composta por uma estrutura porticada em perfis metálicos, sobre o qual assenta um pavimento de madeira ao nível dos pisos 0 e 1, e uma laje em estrutura mista com laje colaborante ao nível do piso 2 e cobertura, Fig. 9d). (v) Realização de reforços de padieira e ombreira para a criação de novas aberturas de vão, Fig. 9e). Por fim, refere-se que foram dimensionadas novas estruturas para a materialização das novas áreas técnicas, acessos e ainda uma pérgola metálica na zona de estacionamento, Fig. 9f). a) b) c) d) e) Figura 9. Alterações estruturais e dimensionamento de novos elementos. f) 4 SOLUÇÃO ARQUITECTÓNICA Tendo por suporte o programa e projecto base desenvolvido pela Instituição para reabilitação e reconversão do imóvel presentemente devoluto para a futura Sede Corporativa da Instituição, o projeto foi desenvolvido pela Arquitecta Margarida Barbosa e pela CREA - Arquitectos, alicerçado no Relatório de Inspeção e Diagnóstico Estrutural [1], bem como no projecto de reforço e estabilidade desenvolvido pelo NCREP [2], e restantes especialidades desenvolvidas pela ASL & Associados. As opções preconizadas deram resposta aos pressupostos programáticos associados à nova função, bem como a dotação de condições de conforto e gestão compatíveis com as exigências e tecnologias atuais. Constatou-se que o edifício existente permitiria absorver sem esforço o programa previsto. Associados aos departamentos, gabinetes e áreas técnicas ilustradas nas plantas arquitectónicas encontram-se previstos espaços de reunião e de atos solenes da Instituição: Salão Nobre, Cantina/Bar, a Capela, o Auditório, e Sala Multimédia que se relaciona com um jardim exterior a tardoz. O parque de estacionamento a tardoz do imóvel principal foi pensado com vista a mitigar a leitura árida que o pátio exterior transmitia, incorporando os lugares de estacionamento protegidos por estrutura metálica que serve de suporte a cobertura vegetal superior, mancha natural que dilui a vista dos automóveis a partir do edifício. A intervenção realizada no Instituto Araújo Porto, Fig. 10, que acolhe actualmente o Centro Corporativo da Misericórdia do Porto, resultou da estreita articulação e do comprometimento das várias equipas de projecto com a valorização e exponenciação do potencial arquitetónico e estrutural do imóvel pré-existente. A este trabalho foi atribuído, em 2017, o Prémio Nacional de Reabilitação Urbana na Categoria de Melhor Intervenção de Uso Comercial e Serviços. 746 A intervenção estrutural envolveu, sempre que possível, a utilização de materiais e técnicas tradicionais, de forma a garantir a preservação da identidade do edifício e, simultaneamente, o respeito pelos princípios da Reversibilidade, a Compatibilidade e a baixa intrusividade das soluções. As novas estruturas foram concebidas com materiais compatíveis com os existentes, tendo sido construída uma caixa de elevador em estrutura metálica e um prolongamento da escada existente em betão armado com o mesmo material. b) a) b) c) d) e) f) g) h) Figura 10. Intervenção realizada. a) Edifício principal. b) Capela. c) Edifício da auditório. d) Sala multimédia. e) Entrada no Palacete . f) Corredor de distribuição. g) Refeitório. h) Perspectiva do Palacete. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 5 CONCLUSÕES O presente artigo apresenta a abordagem de inspecção, diagnóstico e intervenção estrutural adoptada na reabilitação do Instituto Araújo Porto, que acolhe actualmente o Centro Corporativo da Misericórdia do Porto, e o seu papel no apoio ao projecto de arquitectura. O trabalho de Inspeção e Diagnóstico Estrutural teve como objetivo de avaliar o estado de conservação e o nível de segurança estrutural dos edifícios. Este trabalho permitiu identificar as anomalias estruturais que afetavam os edifícios e assim desenvolver um projeto de intervenção estrutural com impacto mínimo, capaz de preservar e valorizar as suas características originais. Concluiu-se que praticamente toda a estrutura do edifício poderia ser mantida com recurso a ações de tratamento, consolidação, reforço e substituição pontual de elementos estruturais. O projecto de arquitectura desenvolvido procurou integrar a pré-existência estrutural, bem como as restantes especialidades desde um estado precoce do desenvolvimento do processo de reabilitação, circunstância que se demonstrou decisiva na articulação e coordenação das infraestruturas e equipamentos que foram introduzidos no edifício, com significativa melhoria de desempenho, sem contudo comprometer as características arquitectónicas e decorativas do edifício, da sua elegância espacial e formal. Apesar de ter sofrido alterações ao longo da sua existência, procurou-se manter a coerência expressiva do conjunto edificado, entendendo-se que a dinâmica dos tempos não venha aqui a ter o seu epílogo, constituindo esta intervenção uma mera etapa daquilo que esperamos ser uma, ainda, longa existência. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Santa Casa da Misericórdia do Porto pela oportunidade de divulgar o trabalho realizado e ao Eng.º Fábio Neves pelo apoio prestado na elaboração desta comunicação. REFERÊNCIAS [1] NCREP (2012) Relatório de Inspecção e Diagnóstico Estrutural do edifício Instituto Araujo Porto, Porto. [2] NCREP (2017) Projecto de Reforço Estrutural do edifício Instituto Araujo Porto, Porto. 747 748 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Supremo Tribunal de Justiça – Intervenção de reabilitação nas fachadas e coberturas Tiago Ilharco NCREP – Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, Lda., Porto, Portugal, [email protected] João Miranda Guedes FEUP/ NCREP – Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, Lda., Porto, Portugal, [email protected] Joana Leandro Vasconcelos Atelier in.vitro, Porto, Portugal, [email protected] Arlindo Begonha Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, [email protected] RESUMO O edifício do Supremo Tribunal de Justiça situa-se na Praça do Comércio, em Lisboa. Faz parte de um conjunto edificado após o sismo de 1755, considerado de excepcional valor patrimonial e classificado como Monumento Nacional desde 1910. Apresenta as características típicas das construções ditas Pombalinas, nomeadamente: paredes em alvenaria de pedra e em frontal, pavimentos e coberturas maioritariamente em estrutura de madeira. O presente artigo pretende descrever o projecto de reabilitação das fachadas e coberturas do edifício, elaborado pelo NCREP, Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, Lda., a pedido do IGFEJ – Instituto de Gestão Financeira e Equipamentos da Justiça I.P.. Antes da elaboração do projecto, foram caracterizados os elementos de índole arquitectónica e estrutural. No caso dos elementos arquitectónicos, o Atelier in.vitro, responsável pelo projecto de arquitectura, realizou o levantamento exaustivo de vãos e de outros elementos construtivos. O trabalho inclui a inspecção visual completa das fachadas, em particular dos elementos pétreos cujo estado de conservação oferecia maior preocupação. As intervenções propostas procuraram minimizar o impacto no edifício, preservando e valorizando as suas características originais. As coberturas do edifício foram reabilitadas com a realização de reforços estruturais pontuais e a introdução de novas camadas de revestimento. Os elementos pétreos foram alvo de uma intervenção de conservação e restauro que permitiu consolidar os elementos mais degradados. O reboco das fachadas foi consolidado e substituído pontualmente. Finalmente, tendo em consideração o mau estado de conservação dos caixilhos, foram introduzidos novos caixilhos de madeira com bom comportamento térmico e acústico e com características geométricas e construtivas semelhantes aos originais. Esta opção permitiu definir algumas regras em termos de imagem e eliminar a variedade de caixilhos introduzidos ao longo do tempo. PALAVRAS-CHAVE Património; Reabilitação; Consolidação; Cantarias, Madeiras 749 750 1 INTRODUÇÃO O presente artigo descreve a abordagem ao Projecto de Reabilitação das Fachadas e Coberturas do Edifício do Supremo Tribunal de Justiça [1], situado no lado nascente da ala norte do Terreiro do Paço em Lisboa, cujo requerente foi o Instituto de Gestão Financeira e Equipamentos da Justiça, I.P. (IGFEJ). O projecto incluiu ainda a revisão do Escoamento das Águas Pluviais do edifício, mas que não será abordado neste trabalho. O projecto teve como objectivo dotar os elementos construtivos do edifício do âmbito da intervenção (fachadas e coberturas) das condições de segurança e utilização necessárias ao seu bom funcionamento para o uso actual a manter, preservando e valorizando as suas qualidades arquitectónicas, construtivas e estruturais. Sublinha-se que o Decreto-Lei n.º 140/2009 [2], em particular o seu artigo 4º e as considerações do artigo 15º, associado à classificação do imóvel como Monumento Nacional, obriga à fundamentação de qualquer obra de intervenção, pelo que os trabalhos prévios de inspecção e diagnóstico assumem neste caso uma ainda maior pertinência. As intervenções propostas foram baseadas num levantamento exaustivo dos elementos construtivos e das patologias existentes através de acções de inspecção realizadas durante visitas ao edifício realizadas no primeiro semestre de 2016. Após o diagnóstico da situação, procuraram-se as medidas que, respondendo ao pretendido pelo IGFEJ, minimizassem o impacto no edifício, garantindo o respeito pelos princípios ditados pelas Cartas e Recomendações Internacionais. Optou-se, sempre que possível, pela reabilitação dos elementos construtivos existentes e pela utilização de soluções baseadas em materiais e técnicas tradicionais. Nesse sentido, foi consultada documentação histórica sobre o edifício, assim como os elementos fornecidos pelo IGFEJ, nomeadamente as peças desenhadas que resultaram do levantamento geométrico do edifício e também as peças escritas e desenhadas relativas a outros projectos anteriormente realizados neste edifício. Foi também analisado o Plano realizado pela Parque Expo em 2009 que contemplou todas as fachadas sobre a Praça do Comércio, tendo o projecto seguido as recomendações definidas neste Plano [3]. A empreitada esteve a cargo da empresa H Tecnic, Lda. e a fiscalização a cargo da empresa TPF. 2 INSPECÇÃO E DIAGNÓSTICO 2.1 Descrição do edifício O edifício faz parte do conjunto monumental construído após o terramoto de 1755 no antigo Terreiro do Paço, hoje designado por Praça do Comércio. O edifício situa-se a nascente do Arco da Rua Augusta, terminando na Rua da Prata. Tal como os restantes edifícios da Praça, é rematado superiormente por uma platibanda balaustrada de cantaria de pedra que, neste caso, encosta a Oeste nos elementos escultóricos do arco, e a Este num acrotério que adorna o topo do cunhal do edifício. As fachadas laterais sobre as Ruas Augusta e da Prata também se encontram encimadas por platibandas balaustradas. Neste caso, os balaústres da Rua Augusta e os balaústres mais a Norte do lado da Rua da Prata são em cerâmica/terracota, sendo intercalados por maciços de alvenaria de pedra e tijolo. Sob a balaustrada da fachada principal existe uma cornija, também em cantaria, que integra um conjunto de gárgulas. O edifício é constituído por 5 pisos (piso 0 ou R/C, piso 1 ou sobre-loja, piso 2, piso 3 e piso 4 ou sótão, Fig. 1), tem uma área de implantação de aproximadamente 1500m2, e apresenta as características das construções Pombalinas: paredes exteriores e interiores em alvenaria de pedra e em frontal, e pavimentos e coberturas maioritariamente em madeira. Fruto de alterações ocorridas por volta do ano de 2002, algumas das coberturas foram alteradas, apresentando estrutura metálica, existindo ainda uma cobertura/ terraço construída posteriormente na zona do Pátio Interior e que é materializada por uma laje de betão armado. A cobertura existente sobre o salão nobre é a original, em estrutura de madeira. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Alçado com a indicação dos pisos A fachada dos dois primeiros pisos sobre a Praça do Comércio (piso 0 e piso 1) encontra-se recuada em relação à fachada dos pisos superiores, criando um corredor encimado por arcos de cantaria e abóbadas de alvenaria de tijolo rebocadas (de acordo com o observado em elementos idênticos noutros edifícios desta praça) que descarregam a Norte nas paredes da fachada, e a Sul em arcos e colunas em cantaria de pedra alinhados com a fachada dos pisos superiores; estas abóbadas aparecem também no interior do edifício a esta cota. Para além destes elementos, em todas as fachadas existem elementos pétreos de pedra calcária à vista, bem trabalhados, nomeadamente: no embasamento, nas guarnições dos vãos, nas consolas das varandas, na linha de cota do pavimento do 2º piso, nas cornijas (onde se incluem as gárgulas) e nos remates superiores (platibandas e acrotério). As fachadas laterais apresentam janelas de batente de sacada com varandas no piso 1, sendo as restantes janelas de batente de peito. Na fachada principal, existem também janelas de batente de sacada com varanda no piso 2. Levantamento dos elementos e dos danos Foi realizada a inspecção visual de todos os elementos construtivos das coberturas e das fachadas, e foram efectuados alguns ensaios in situ para caracterizar a estrutura. Esta acção permitiu ainda detectar alterações construtivas e avaliar o estado de conservação dos elementos. Particularizando, o reboco das fachadas foi analisado por observação directa através dos vãos exteriores por impossibilidade de utilizar outros meios de acesso. Sabia-se, através de registos de intervenções anteriores (disponíveis no arquivo SIPA-IHRU) que parte das argamassas de reboco existentes eram à base de cimento e areias siliciosas ao traço 1:4, sendo as pinturas à base de resinas plásticas. Verificou-se que, com algumas excepções, a generalidade dos rebocos se encontrava num estado de conservação regular com uma adesão elevada com a alvenaria de suporte. A generalidade das pinturas tinha chegado já ao fim da sua vida útil, encontrando-se em geral degradada, apresentado fissuração e destacamentos, e observavam-se “remendos” com colorações distintas. As coberturas foram inspeccionadas, quer acedendo ao desvão existente (cobertura principal sobre o salão nobre: constituída por asnas de madeira e a única que se crê original), quer através de alçapões pontuais existentes nos tectos falsos (estrutura metálica). Esta acção permitiu efectuar o levantamento estrutural detalhado da cobertura principal, sendo constituída por 11 asnas de madeira, espaçadas de aproximadamente 2,15m e com um vão de cerca de 15,0m, materializando 2 águas; os elementos apresentavam secção transversal entre 23x23cm2 e 22x27cm2, sendo de madeira do tipo resinosa, Fig. 2. Foram utilizados, em particular, o resistógrafo, para a avaliação do estado de conservação interno da madeira e estimativa da sua densidade, e o videoscópio para observar zonas da estrutura inacessíveis, sem danificar revestimentos existentes. Note-se que estes ensaios se realizam por amostragem, sendo os resultados extrapolados para outras zonas com características idênticas. Foi realizado um mapeamento de danos exaustivo desta cobertura que mostrou que as asnas se encontravam em bom estado de conservação, não apresentando danos relevantes de índole estrutural, ou degradação material que comprometesse a sua estabilidade ou a dos elementos que suportavam, com algumas excepções: rotura da linha de uma asna por ataques de agentes bióticos e entrada localizada de água com a degradação do soalho do desvão junto à fachada. 751 752 Figura 2. Asnas da cobertura principal e ensaio com o resistógrafo No caso das coberturas em estrutura metálica, não foi possível realizar o levantamento estrutural com precisão dos seus elementos, tendo apenas sido representada a localização, quantidade e tipo de perfis aproximado. No entanto, dado tratar-se de coberturas construídas recentemente (2002), assumiu-se que não apresentavam problemas estruturais, facto que se verificou posteriormente durante a fase de obra. A inspecção dos elementos em cantaria (pedra calcária, ou Lioz) do edifício, nomeadamente dos elementos da galeria exterior, dos vãos, cunhais, cornijas, etc., foi feita pela face exterior visível, e a do acrotério e das platibandas (que na fase de inspecção se encontravam envolvidos por uma cobertura plástica para evitar a queda de elementos) pela face interior, Fig. 3. Foi dada especial atenção às platibandas balaustradas, uma vez que apresentavam um pior estado de conservação. Relativamente a estes elementos, detectou-se um número apreciável de balaústres soltos e/ou fracturados, ou com juntas abertas na ligação ao guarda-corpos, por vezes com a interposição de argamassas cimentícias, mas que na sua grande maioria se poderiam manter através de acções de consolidação. Não foram detectados elementos deslocados da sua posição original, com a excepção de dois guarda-corpos que se encontravam ligeiramente rodados em relação aos blocos onde apoiavam. A degradação material superficial observada nalguns elementos pétreos, tais como fissuras, sulcos, lacunas/ delaminações, crostas negras, patine, resultou, maioritariamente, das heterogeneidades da pedra e da degradação resultante da exposição directa às acções climatéricas. Embora com muito menor expressão, a mesma degradação material foi detectada noutros elementos de cantaria, em particular nos elementos da galeria exterior do piso térreo. Observou-se também a fractura do pináculo do acrotério que se encontrava “amarrado” de forma a prevenir a sua queda. Figura 3. Elementos pétreos dos balaustres, do acrotério e dos pilares do R/C Finalmente, e relativamente aos vãos exteriores, o levantamento mostrou tratarem-se, na sua maioria, de envidraçados de batente com bandeira fixa, construídos em madeira, através de aros de aduela e perfis de caixilho, e com soleiras em cantaria. No interior, eram dotados de aros de gola em madeira, que, em casos particulares, recebiam um segundo envidraçado interior ou uma portada opaca. Percebia-se ainda que ao longo dos tempos os caixilhos tinham sofrido alterações, nomeadamente no seu perfil, ou na interposição de caixilharias interiores em PVC, ou ainda com a transformação de algumas portas do piso térreo na Praça do Comércio em janelas, conduzindo à existência de tipos de vãos distintos sem uma regra definida. Para além disso, a maioria dos vãos encontrava-se em mau estado de conservação; apresentavam danos que impediam o seu correcto funcionamento, potenciavam a entrada de água para o interior e contribuíam para um menor conforto térmico e acústico dos espaços interiores. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 4 INTERVENÇÃO As medidas de intervenção foram determinadas com base nos dados recolhidos durante a inspecção, nomeadamente no levantamento prévio exaustivo dos elementos construtivos e dos danos existentes. Procuraram minimizar o impacto no edifício, preservando e valorizando as suas características originais. Optou-se, sempre que possível, pela reabilitação dos elementos construtivos existentes e pela utilização de soluções baseadas em materiais e técnicas tradicionais. Todos os elementos a introduzir foram devidamente avaliados, de forma a não danificarem, ou alterarem o funcionamento, ou a estabilidade física e química dos elementos construtivos existentes, quer estruturais, quer de revestimento. Foi consultada documentação histórica sobre o edifício e analisado e seguidas as recomendações do Plano realizado pela Parque Expo em 2009 que contempla todas as fachadas sobre a Praça do Comércio, em Lisboa. Algumas opções tomadas no projecto foram influenciadas pelo projecto, na altura em curso, do IGFEJ para o interior do edifício. No caso das coberturas, as intervenções visaram a reabilitação pontual de elementos estruturais, ou zonas que se encontravam degradadas, e a substituição dos elementos de revestimento (telha, ripado, tela transpirante, rufos, caleiras etc.) garantindo as condições de segurança e a melhoria das condições de utilização dos espaços habitados dos sótãos, Fig. 4. Foi preconizada a limpeza e tratamento de todos os elementos de madeira com produtos xilófagos e a pintura e tratamento anti-corrosivo dos elementos metálicos. A linha da asna de madeira em rotura foi reforçada com a ligação a uma nova viga de madeira lamelada colada de madeira de pinho (Pinus sylvestris L.) de classe resistente GL24h, tratada em autoclave, com comprimento correspondente a aproximadamente metade da linha existente e substituição da parte degradada por uma nova peça de madeira. Junto à fachada foram colocados 2 alinhamentos de novas vigas de madeira maciça de pinho nacional (Pinus pinaster Ait.) de forma a colmatar as deficiências resultantes da entrada de água na cobertura principal. Foram ainda melhorados os acessos ao telhado para manutenção futura através do desenho de uma nova escada a instalar no desvão desta cobertura, com ligação a um lanternim. Os equipamentos de ar condicionado existentes nos terraços e nas coberturas foram desmontados para permitir as intervenções e recolocados em locais específicos criados para o efeito. Os lanternins existentes na cobertura foram reabilitados. Figura 4. Intervenção na cobertura de madeira Relativamente aos elementos pétreos das fachadas e galeria, foram preconizadas acções de limpeza (sujidades, colonização biológica, crostas negras, patine…), remoção de argamassas cimentícias (quando não estáveis e perfeitamente aderentes) e elementos metálicos encastrados e tratamento de escorrências através de limpeza e selagem de possíveis pontos de entrada/ acumulação de água, nomeadamente de juntas entre elementos de cantaria e entre elementos de cantaria salientes e elementos verticais, Fig. 5. Para além disso, em elementos muito deteriorados, nomeadamente no caso das platibandas e do acrotério, foram também preconizadas medidas de consolidação, tratamento de fissuras e reparação de fracturas. No caso da consolidação, foi aplicada micro-estucagem com argamassa à base de cal e areia fina a média, conforme a espessura das fissuras, fendas, ou zonas a tratar. Este preenchimento de fissuras superficiais, pequenas lacunas e orifícios existentes na superfície exposta da pedra, garante a protecção dessas zonas contra novas entradas/ acumulações de água. No caso de fissuras que se estimava que penetrassem para além de 1/3 da secção na zona do elemento onde ocorriam, ou de fracturas, o tratamento e reparação foi feito através da injecção de resinas com características técnicas que assegurassem a sua injectabilidade, aderência eficaz das superfícies a ligar e boa compatibilidade mecânica e química com a pedra calcária. Sempre que possível, foi deixado 753 754 um sulco que permitisse que o acabamento final à superfície fosse feito com argamassa. No caso das fracturas, pontualmente foram utilizados espigões metálicos colados com resinas de forma a melhorar a ligação entre as partes. A peça de remate do acrotério foi substituída por um novo elemento em pedra Lioz fixado à peça inferior através de “colagem” com resinas e de uma ligação interior com um varão em aço inox AISI 316L. Os guarda-corpos da platibanda deslocados foram reposicionados e os balaústres em muito avançado estado de degradação foram substituídos por réplicas em pedra Lioz. Figura 5. Intervenção nos balaústres e gárgulas A intervenção nos panos de fachada consistiu, essencialmente, na reposição da camada de pintura e no tratamento pontual das camadas de reboco, dotando as fachadas de melhores condições para resistirem aos agentes atmosféricos, obtendo por sua vez uma imagem coerente com o valor histórico e patrimonial do edifício. A elevada adesão dos rebocos existentes aos suportes obrigaria, caso se decidisse removê-los, ao recurso a meios mecânicos que poderiam provocar danos relevantes na alvenaria e na cantaria de pedra. Nesse sentido, considerou-se boa prática manter os rebocos existentes, ainda que sendo de base cimentícia. Uma vez que o acabamento actual das fachadas era demasiado texturado, indo contra à informação histórica disponível sobre o edifício, previu-se que a pintura fosse precedida de um barramento mineral, sobre a qual foi realizada a base preparatória e uma pintura de homogeneização cromática com tintas puras de silicato, Fig. 6. Figura 6. Fachadas para a Praça do Comércio e para a Rua da Prata, após intervenção Relativamente à intervenção nos vãos, foi objectivo do projecto seguir as indicações preconizadas no Plano realizado pela Parque Expo em 2009 para todas as fachadas sobre a Praça do Comércio e que, no caso do R/C, previa a reposição de todas as portas existentes. Tendo em conta o referido, e o facto de ser imperativo melhorar o comportamento térmico e acústico dos espaços e, consequentemente, a sua eficiência energética e o conforto dos seus ocupantes, surgiram duas opções: Opção 1, que passaria pela reabilitação dos vãos existentes com a introdução de um novo vão pelo interior; Opção 2, que passaria pela substituição dos caixilhos existentes e pela introdução de novos caixilhos de madeira com vidro duplo e com características geométricas e construtivas semelhantes aos existentes. Esta última opção permitia definir algumas regras em termos de imagem e eliminar as variedades de caixilhos que foram introduzidas ao longo do tempo. Após uma análise cuidada, concluiu-se que a quantidade de vãos que não teria de ser substituída na Opção 1 seria pequena, tendo-se decidido, em conjunto com o IGFEJ, que a solução mais adequada passaria pela Opção 2, ou seja, pela substituição de todos os vãos existentes por novos vãos em madeira nas fachadas da Rua Augusta, Rua da Prata, Praça do Comércio e Pátio Interior. Os novos vãos têm acabamento em tinta de esmalte à cor branca, tanto no interior como no exterior, tendo ainda elementos CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas fixos à cor verde escura. Foi estabelecida uma diferenciação entre os perfis dos caixilhos das fachadas exteriores e as do pátio interior, que serviu também para definir uma hierarquia entre os alçados. Esta diferenciação estava presente já em grande parte dos vãos do pátio interior. No que diz respeito ao R/C da Praça do Comércio (piso 0), a intervenção seguiu o definido no Plano de 2009, nomeadamente: i) transformou todas as janelas em portas; ii) substituiu as portas existentes, com excepção do portão em ferro da entrada principal e do vão simétrico, onde se pretendia introduzir uma réplica do portão de ferro, para introdução de novas portas em madeira com altura total do vão, Fig. 7. Figura 7. Vãos exteriores da fachada principal (Praça do Comércio) após intervenção 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS O presente artigo descreve o projecto de reabilitação das fachadas e coberturas do edifício, elaborado pelo NCREP, Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, Lda., a pedido do IGFEJ – Instituto de Gestão Financeira e Equipamentos da Justiça I.P. O projecto teve como objectivo dotar os elementos construtivos do edifício do âmbito da intervenção (fachadas e coberturas) das condições de segurança e utilização necessárias ao seu bom funcionamento para o uso actual a manter, preservando e valorizando as suas qualidades arquitectónicas, construtivas e estruturais. Sublinha-se que o Decreto-Lei n.º 140/2009, associado à classificação do imóvel como Monumento Nacional, obriga à fundamentação de qualquer obra de intervenção, pelo que os trabalhos prévios de inspecção e diagnóstico assumiram neste caso uma ainda maior pertinência. No presente caso, o Atelier in.vitro, responsável pelo projecto de arquitectura, realizou o levantamento exaustivo dos vãos e de outros elementos construtivos de índole arquitectónica, e o NCREP efectou a inspecção da estrutura da cobertura e das fachadas, em particular dos elementos pétreos cujo estado de conservação oferecia maior preocupação. As coberturas do edifício foram reabilitadas com a implementação de reforços estruturais pontuais e a introdução de novas camadas de revestimento. Os elementos pétreos foram alvo de uma intervenção de conservação e restauro que permitiu consolidar os elementos mais degradados. O reboco das fachadas foi consolidado e substituído pontualmente. Finalmente, tendo em consideração o mau estado de conservação dos caixilhos existentes, foram introduzidos novos caixilhos de madeira com bom comportamento térmico e acústico e com características geométricas e construtivas semelhantes aos originais. Esta opção permitiu definir algumas regras em termos de imagem e eliminar a variedade de caixilhos introduzidos ao longo do tempo. É importante realçar que todas as intervenções realizadas tiveram em consideração o facto de estarmos na presença de um edifício antigo, com materiais e sistemas construtivos para os quais se exige uma acção cuidada. Em particular, todos os elementos a introduzir, nomeadamente novas estruturas e (ou) novos materiais, foram devidamente avaliados, de forma a não danificarem, ou alterarem o funcionamento, ou a estabilidade física e química dos elementos construtivos existentes, quer estruturais, quer de revestimento. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao IGFEJ – Instituto de Gestão Financeira e Equipamentos da Justiça I.P. a oportunidade de divulgar o trabalho realizado e à Eng.ª Sofia Pires todo o apoio prestado durante a sua realização. REFERÊNCIAS [1] NCREP (2016) Projecto de reabilitação das fachadas, cobertura, caixilharia e revisão do escoamento de águas pluviais no pátio interior do edifício do Supremo Tribunal de Justiça, Lisboa. [2] Decreto-Lei n.º 140/2009, de 15 de Junho, que estabelece o regime jurídico dos estudos, projectos, relatórios, obras ou intervenções sobre bens culturais classificados, ou em vias de classificação. [3] Plano Parque Expo – Praça do Comércio (2009). 755 756 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Casas da Alta - Rua José Falcão, Coimbra – Intervenção de reabilitação Valter Lopes NCREP Lda., Porto, Portugal, [email protected] Tiago Ilharco NCREP Lda., Porto, Portugal, [email protected] Filipe Coelho NCREP Lda., Porto, Portugal, [email protected] RESUMO No âmbito da reconversão de um conjunto de 3 edifícios situados na zona Alta de Coimbra, transformando-os num Hotel, a NCREP – Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património Lda. procedeu a um conjunto de trabalhos de inspecção e diagnóstico estrutural, que resultaram posteriormente num projecto de reabilitação e reforço estrutural integrado. Os edifícios aqui referidos situam-se num conjunto de elevado valor patrimonial, fazendo assim com que a sua análise seja feita de forma cuidada, envolvendo uma caracterização estrutural minuciosa de forma a potenciar o aproveitamento dos elementos existentes. Assim, numa primeira fase, foi realizado o levantamento e caracterização estrutural dos 3 edifícios, envolvendo um conjunto de ensaios complementares de diagnóstico (resistograph, higrómetro, etc.). Este trabalho permitiu identificar as anomalias estruturais que afetavam o edifício e assim desenvolver um projeto direcionado para a resolução desses problemas. Foi previsto um conjunto de reforços pontuais, muito direccionados para a resolução dos problemas estruturais encontrados (nomeadamente degradação da madeira por agentes bióticos). Nas zonas onde a degradação era mais intensa ou extensa, foram previstos novos elementos, maioritariamente em estrutura de madeira, mas também em estrutura metálica, sempre que necessário. Pretende-se com o presente trabalho mostrar as várias soluções de intervenção adoptadas, mostrando assim diferentes graus de reforço estrutural, procurando sempre garantir a preservação da identidade do edifício e, simultaneamente, o respeito pelos princípios da Reversibilidade, a Compatibilidade e a baixa intrusividade das soluções. PALAVRAS-CHAVE: Património; Reabilitação; Consolidação; Estrutural; Reforço 757 758 1 INTRODUÇÃO O presente artigo descreve a abordagem ao Projecto de Reabilitação Estrutural do conjunto de três edifícios situados entre a Rua Couraça de Lisboa e a Rua José Falcão, em Coimbra. O projecto teve como objectivo reabilitar a estrutura dos edifícios existentes dotando-o das condições de segurança e utilização necessárias ao seu bom funcionamento como futura unidade hoteleira, preservando e valorizando as suas qualidades arquitectónicas originais. Nesse sentido, foi necessário proceder à melhoria e à reposição das condições de segurança estrutural de elementos a manter e ao dimensionamento de novas estruturas necessárias no âmbito da nova proposta arquitectónica para os espaços que deverão ser compatíveis com as pré-existências. As intervenções propostas foram baseadas num levantamento exaustivo dos elementos estruturais e dos danos existentes através de acções de inspecção. Após o diagnóstico, procuraram-se as medidas que, respondendo ao novo projecto de Arquitectura, da autoria do atelier Depa Architects, minimizassem o impacto nos edifícios, garantindo o respeito pelos princípios ditados pelas Cartas e Recomendações Internacionais [1]. 2 INSPECÇÃO E DIAGNÓSTICO 2.1 Descrição do edifício O conjunto dos edifícios designados por edifício A, B e C são constituídos por um total de 6 níveis de pisos acima da Rua Couraça e apresentam uma planta aproximadamente rectangular com uma área total de cerca de 1080m2, Figs. 1 e 2. A estrutura resistente vertical dos três edifícios é composta por uma construção tradicional com paredes de alvenaria de pedra nas fachadas e por paredes interiores em taipa e tabique, e com uma estrutura resistente de madeira nos pavimentos, escadas e cobertura. No logradouro existe uma pequena construção, designada por D, com paredes e lajes em betão armado bastante degradado e que não será abordada neste. Figura 1. Planta e corte com identificação dos edifícios a intervencionar. Figura 2. Elementos fotográficos de alguns espaços interiores e fachada. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.2 Levantamento estrutural e identificação de danos Relativamente ao sistema estrutural, após as campanhas de inspecção aos 3 edifícios conclui-se que são constituídos por pavimentos em madeira, paredes resistentes exteriores em alvenaria de pedra, e paredes resistentes interiores em tabique ou num sistema misto de madeira e alvenaria. As coberturas são materializadas por estrutura em madeira semelhante à encontrada nos pavimentos, e que se apoiam nas paredes das fachadas. As caixas de escadas existentes nos edifícios são constituídas por uma estrutura de madeira apoiada, em geral, nas paredes laterais e transversais em taipa e tabique. Figura 3. Registo fotográfico das soluções construtivas tipos da cobertura e pavimentos Conforme referido anteriormente, algumas das paredes interiores identificadas, sobretudo aquelas com função estrutural, apresentam uma configuração particular. Estas paredes são compostas por peças de madeira verticais e horizontais preenchidas por material semelhante a taipa e pedras muito irregulares de dimensões reduzidas, Fig. 4. Figura 4. Paredes interiores resistentes típicos da construção tradicional de Coimbra As acções de inspecção e diagnósticos foram complementadas com ensaios in situ que permitiram caracterizar de forma não destrutiva a geometria e estado de conservação dos materiais das estruturas de madeira existentes (Fig. 5), tendo sido utilizado equipamentos simples de inspecção, como o martelo e o formão, e instrumentos próprios para estruturas de madeira, como o Resistograph e higrómetro 759 760 [2]. O martelo deu indicações acerca do estado superficial, através da apreciação do som da resposta produzido pelo seu impacto e o formão permitiu avaliar as degradações superficiais visíveis. A utilização do Resistograph permitiu avaliar possíveis degradações internas nas peças de madeira. Figura 5. Instrumentos utilizados nas campanhas de inspecção: martelo; higrómetro; Resistograph® e detector de metais A utilização conjunta destes equipamentos, auxiliadas pela inspecção visual, permitiram avaliar o estado de conservação interno e superficial da madeira, com o objectivo de apoiar as medidas de intervenção necessárias a nível estrutural e arquitectónico. Estes ensaios foram ainda complementados com a abertura pontual de janelas de sondagem nos pavimentos (Fig. 6) a fim de se averiguar o sistema estrutural, e permitir a inspecção directa das madeiras em zonas de potencial de ataque de agentes bióticos detectadas através da avaliação do teor em água do soalho com o higrómetro. Figura 6. Abertura pontual de janelas de sondagem para inspecção visual da madeira dos pavimentos. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Durante as campanhas de inspecção foram identificados diversos danos [3], quer causados por agentes atmosféricos, quer pelo ataque de agentes bióticos (fungos e insectos xilófagos) e sociais (térmitas), tendo alguns deles carácter estrutural (Fig. 7). Note-se que as degradações observadas reflectem-se também nos resultados obtidos na campanha de ensaios realizada nos elementos de madeira, nomeadamente com o resistograph e o higrómetro. As estruturas de madeira dos pavimentos, coberturas e paredes interiores dos edifícios encontrava-se, em geral, em razoável estado de conservação, apesar de existirem algumas zonas com degradações mais intensas (Fig. 7). As paredes de alvenaria de fachadas e interiores em taipa, apresentavam, de uma forma geral, um bom estado de conservação sem deformações estruturais significativas, ou alarmantes em relação às condições de estabilidade do edifício. Contudo, foram observadas zonas com intensa degradação em paredes interiores (em taipa e tabique), originadas pela entrada de águas no interior do edifício e consequentemente a proliferação dos ataques de agentes bióticos (e sociais (térmitas), tendo alguns deles carácter estrutural [3]. Os pavimentos (Fig. 8) e cobertura do edifício B encontravam-se, na generalidade, em pior estado de conservação, tendo-se observado a ruína de vária vigas de madeira dos pavimentos e escadas em resultado do avançado estado de degradação. Figura 7. Degradação observados nos pavimentos potenciadas pela entrada de água (esquerda) e por ataques de agentes sociais (direita). Figura 8. Degradação significativa observada na estrutura madeira do pavimento (esquerdo) e paredes resistentes do edifício B. Como resultado das campanhas anteriormente descritas, foram produzidas peças desenhadas com o resumo das áreas mais degradadas onde se concluiu ser necessário reforçar ou mesmo substituir os elementos estruturais (Fig. 9). 761 762 Figura 9. Exemplo do mapeamento de peças a substituir num dos pisos. 3 INTERVENÇÃO Com base nas conclusões da fase de inspecção e diagnóstico, assim como no projecto de arquitectura, foi desenvolvido o projecto de reabilitação/reforço estrutural dos vários corpos. Salienta-se o caso de intervenção mais pesada no Edifício B, onde foi necessário proceder à substituição integral da estrutura de madeira dos pavimentos e escada, essencialmente devido às deficientes condições em que se encontravam as estruturas. As novas soluções estruturais passaram todas pelo uso de madeira, com utilização pontual de elementos metálicos. Nos restantes edifícios (A, cobertura de B e C), a solução estrutural preconizada nos pavimentos, escadas e coberturas, passou pela limpeza e tratamento de todos os elementos de madeira existentes a manter, e sempre que possível, com o reforço ou substituição com novas vigas de madeira com tratamento prévio contra insectos e fungos xilófagos, e especialmente contra insectos sociais (térmitas). Em algumas zonas foi preciso reforçar com nova estrutura de madeira, como o caso das asnas da cobertura do edifício B, através das novas asnas intercaladas com as asnas existentes (Fig. 10, esquerda). Já no edifício A, através da avaliação de segurança cuidada à estrutura existente conclui-se que seria necessário introduzir novos elementos no interior das asnas existentes [3], o que foi conseguido uma vez mais recorrendo a novas peças de madeira (Fig. 10, direita). Figura 10. Medidas de reforço estrutural: (esquerda) introdução de novas asnas intercaladas com as asnas existentes no edifico B (direita) reforço da asna existente com novas escoras e prumos na cobertura no edifico A CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Nos elementos onde se verificou a degradação pontual dos apoios das vigas, a solução estrutural passou por manter as vigas com reforços dos apoios através de empalmes com novas peças de madeiras laterais (Fig. 11). Para além destas acções, nalgumas zonas verificou-se a necessidade de criar novos apoios intermédios nos pavimentos de madeira com maior vão e com problemas de segurança estrutural face às cargas permanentes instaladas, tendo sido reforçados pontualmente com elementos metálicos (Fig. 12, esquerda) ou com a execução de novas paredes interiores de frontal de madeira. Figura 11. Pormenor tipo do reforço dos apoios degradados de vigas existentes As paredes de tabique da caixa de escada com maior exigência estrutural foram reforçadas em altura com painéis de OSB (Fig. 12, direita). No caso das paredes de alvenaria existentes a manter, procedeu-se a consolidação global com recurso a argamassa de cal hidráulica natural, sem cimento. As zonas com lacunas na alvenaria foram preenchidas com alvenaria nova idêntica à existente. Figura 12. Pormenor de elementos de reforço (esquerda) com introdução de novos elementos metálicos e (direita) reforço de tabique das escadas com painel de OSB. Na generalidade nas zonas onde o projecto de arquitectura previa a manutenção de elementos estruturais e construtivos, foram preconizados reforços pontuais mais dirigidos para a manutenção dos elementos e resolução das debilidades estruturais identificadas. 763 764 Figura 13. Pormenor de reforço (esquerda) de viga de pavimento com perfis UPN laterais e reforço com peças de madeira na caixa de escadas. Como exemplo refere-se a caixa de escada principal, mantidas através dos reforços dos patamar e zonas de apoios das vigas dos lanços e a introdução de reforços laterais as vigas existentes (Fig. 13). De referir ainda o caso particular da cobertura do Edifício C, onde foi necessário substituir uma parte significativa da sua estrutura. Considerando o vão a vencer de cerca de 13m, e considerando ainda a criação de um terraço sobre esta zona, foi dimensionada uma solução em estrutura metálica que respondesse aos vários requisitos (Fig. 14). Figura 14. Solução da cobertura metálica do edifício C e novo terraço sobre essa zona CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS Pretendeu-se com o presente artigo mostrar um exemplo de obram onde existiram diferentes graus de intervenção estrutural, desde a substituição integral de algumas zonas, até à manutenção de elementos com tratamento e reforços pontuais. Foram ilustrados alguns exemplos de pormenores de reforço que permitiram manter as estruturas existentes através de empalmes, interposição de novas peças com características semelhantes às existentes ou aplicação de placas de OSB no reforço de paredes de tabique. Desta forma, procurou-se sempre garantir a preservação da identidade do edifício e, simultaneamente, o respeito pelos princípios da Reversibilidade, a Compatibilidade e a baixa intrusividade das soluções. REFERÊNCIAS [1] ICOMOS.(2004) - Recomendações para a Análise, Conservação e Restauro Estrutural do Património Arquitetónico do ICOMOS. [2] ILHARCO, T. (2008) - Pavimentos de madeira em edifícios antigos. Diagnóstico e intervenção estrutural. Porto: Faculdade de Engenharia do Universidade do Porto. Tese de mestrado. [3] NCREP. (2015) – Projecto de execução das Casas da Alta, Coimbra. 765 766 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Convento da Ordem de Cristo, Tomar – Substituição do pilar da Sala da Procuradoria João Miranda Guedes NCREP, Consultoria em Reab. do Edificado e Património, Lda, e FEUP, Porto, Portugal, [email protected] Alexandre Costa NCREP, Consultoria em Reab. do Edificado e Património, Lda, e ISEP, Porto, Portugal, [email protected] Jorge Soares NCREP, Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, Lda, Porto, Portugal, [email protected] José Ricardo Monumenta - Reabilitação do Edificado e Conservação do Património, Lda., Algés, Portugal, [email protected] Joel Claro Monumenta - Reabilitação do Edificado e Conservação do Património, Lda., Algés, Portugal, [email protected] RESUMO O conjunto formado pelo Castelo de Tomar e o Convento sede das ordens religiosas e militares do Templo e de Cristo, em Tomar, este último habitualmente designado por Convento de Cristo, foi inscrito na lista do património mundial da UNESCO, em 1983. Qualquer intervenção neste conjunto envolve por isso cuidados especiais, em particular a aplicação das boas práticas recomendadas pelos organismos internacionais (UNESCO, ICOMOS) na área da intervenção em património arquitectónico. Este artigo apresenta o projecto de estabilidade e a implementação de um sistema criado para permitir a substituição do fuste (monolítico) e da base em calcário do pilar central da Sala da Procuradoria do Convento de Cristo, localizada no piso térreo entre o Claustro da Micha e o Claustro da Hospedaria. A necessidade de substituição destes elementos foi sustentada pelo trabalho prévio de inspecção e diagnóstico que concluiu sobre a inevitabilidade desta opção, face ao estado precário de conservação do pilar e à sua importância como elemento principal de apoio das abóbadas do tecto desse piso e do piso superior, e de paredes existentes por cima dos arcos de apoio das abóbadas desses dois pisos. O projecto, encomendado pela Direcção Geral do Património Cultural (DGPC), envolveu o desenho e dimensionamento de uma estrutura de escoramento activo (associada a um sistema de monitorização) para receber a carga do pilar, que não impedisse as manobras necessárias no local para efectuar a sua posterior substituição. Por outro lado, a implementação deste sistema envolveu um trabalho prévio particularmente cuidado de preparação dos vários componentes, de forma a garantir a sua montagem e eficácia em obra, e que são descritos no contexto deste artigo. PALAVRAS-CHAVE: Património; Cantaria; Escoramento; Projecto; Reabilitação 767 768 1 INTRODUÇÃO O conjunto formado pelo Castelo de Tomar e o Convento sede das ordens religiosas e militares do Templo e de Cristo, em Tomar, este último habitualmente designado por Convento de Cristo, foi classificado como património da humanidade e inscrito na lista do património mundial da UNESCO, em 1983. Construído entre os séculos XII e XVII, trata-se de um Convento masculino que integra elementos arquitectónicos dos períodos românico, gótico, manuelino, renascentista, maneirista e barroco. integra alguns dos mais expressivos testemunhos da história da arquitectura portuguesa, como a Charola românica da igreja, o claustro de D. João III e a famosa janela manuelina da Sala do Capítulo1. Este artigo apresenta o projecto de estabilidade realizado pelo gabinete de projecto NCREP, Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, Lda., e encomendado pela Direcção Geral do Património Cultural (DGPC), e os trabalhos realizados pela Monumenta - Reabilitação do Edificado e Conservação do Património, Lda., para substituição do fuste (monolítico) e da base, ambos em pedra calcária, do pilar central da Sala da Procuradoria do Convento de Cristo, localizada no piso térreo entre o Claustro da Micha e o Claustro da Hospedaria, dois dos vários claustros que integram o conjunto edificado do convento. A decisão de substituição destes elementos pétreos foi sustentada por um trabalho prévio de inspecção e diagnóstico realizado pelo NCREP, que efectou o levantamento das características materiais e do estado de conservação, quer do pilar, quer da sala onde se insere e das salas sobrejacentes, assim como permitiu perceber o funcionamento e a estabilidade deste conjunto estrutural, seguindo as boas práticas recomendadas pelos organismos internacionais (UNESCO, ICOMOS) na área da intervenção em património arquitectónico [1]. Tomada a decisão, foi necessário desenhar, dimensionar e implementar um sistema de escoramento que se adaptasse às condições existentes no local e tivesse o menor impacto possível nos elementos existentes a manter. Para isso, idealizou-se um sistema activo que recebesse, de modo progressivo e controlado, a carga actuante no pilar e que, simultaneamente, permitisse realizar os trabalhos necessários para efectuar a substituição do pilar. Por outro lado, a implementação deste sistema envolveu um trabalho prévio, particularmente cuidado de preparação dos vários componentes, de forma a garantir a sua montagem e eficácia em obra e que são descritos no contexto deste artigo. 2 INSPECÇÃO E DIAGNÓSTICO O pilar alvo deste trabalho insere-se na sala da Procuradoria que se localiza no piso térreo (piso 1) entre o Claustro da Micha e o Claustro da Hospedaria. O pilar apoia no terreno e suporta parcialmente os elementos construtivos dos 2 pisos superiores e da cobertura, dispostos na sua área de influência, tal como se percebe da leitura das plantas da Fig. 1 onde se incluem eixos estruturais de forma a melhor entender a sobreposição dos 3 pisos. Piso 1 Piso 2 Piso 3 Figura 1. Plantas dos pisos 1, 2 e 3, na zona de influência do pilar assinalado com o círculo azul Abril 2021 - http://www.patrimoniocultural.gov.pt/pt/patrimonio/patrimonio-mundial/portugal/conventode- cristo-tomar/ 1 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.1 Estrutura portante vertical Na sala da Procuradoria, onde se localiza o pilar em estudo, a estrutura vertical resistente é constituída pelo pilar central em pedra calcária e por paredes em alvenaria de pedra com espessuras variáveis entre cerca de 0,90m (alinhamentos 1 e 3) e 1,50m (alinhamento B), dispostas no contorno, Fig. 2. Figura 2. Pilar em pedra e paredes dos alinhamentos E e 3 (Fig. 1) da sala da Procuradoria No piso 2, o espaço delimitado pelas paredes de contorno da sala da Procuradoria, que têm continuidade neste piso, divide-se em três salas separadas por paredes de alvenaria de pedra com espessuras entre cerca de 0,60m (alinhamento 1) e 1,50m (alinhamento B), Fig. 2. Na continuidade do pilar do piso 1, existe no piso 2 um pilar em pedra calcária, parcialmente embebido na parede de alvenaria de pedra, Fig. 3. De acordo com os elementos que foram fornecidos e as medições efectuadas no local, os dois pilares não se encontram perfeitamente alinhados ao eixo. No piso 3, o espaço na área de influência do pilar apresenta um corredor e compartimentos contíguos que terão sido celas do convento. A estrutura vertical é constituída por paredes de alvenaria de tijolo maciço com espessura de cerca de 0,30m, Fig. 3, que assumem caracter estrutural pelo facto de receberem os tectos das celas e do corredor e a cobertura desta ala do convento, todos de estrutura em madeira. a) b) Figura 3. Pilar em pedra no piso 2 (a) e paredes em alvenaria de tijolo no piso 3 (b) 2.2 Estrutura portante horizontal A estrutura horizontal da sala da Procuradoria é constituída por abóbadas de arestas (ou de cruzaria) formadas por 2 arcos torais e 4 arcos perimetrais (formeiros). Os arcos e as nervuras das abóbadas são constituídos por aduelas de pedra calcária, Fig. 2 e 3. Embora não tenham sido feitas sondagens, por extrapolação do que foi possível observar noutras zonas do convento, assumiu-se que as gomos entre nervuras eram constituídos por alvenaria de tijolo e que o espaço entre o pavimento do piso superior e o extradorso das abóbadas seria integralmente preenchido por material terroso. Esta assunção é ainda compatível com o facto do intradorso das abóbadas entre nervuras ser rebocado e o piso 2 e o corredor do piso 3 serem revestidas com elementos cerâmicos. 769 770 Os tectos do piso 3 (em caixotão nas celas e em abóbada de berço no corredor) e a estrutura de cobertura destes espaços são de madeira. Originalmente, tectos e cobertura partilhavam a mesma estrutura de suporte. Actualmente, devido a uma intervenção recente, foi adicionada uma estrutura nova de madeira para suporte da cobertura, independente da estrutura de madeira pré-existente que continua a funcionar como estrutura de suporte dos tectos das celas. 2.3 Danos no pilar Foi efectuada uma inspecção visual à parcela do edifício em análise de forma a detectar danos/ anomalias nos elementos construtivos/ estruturais e avaliar a sua intensidade. Em termos gerais, os elementos portantes não apresentavam danos significativos, tendo sido detectadas pequenas fissuras e degradações materiais localizadas em algumas aduelas das abóbadas, mas que deverão ser controladas. Pelo contrário, a base e o fuste do pilar em análise apresentavam uma forte degradação com perda significativa de material. O fuste, com 50cm de diâmetro aproximado, apresentava, junto à base, diminuições de secção/ diâmetro que atingia os 15cm, Fig. 4. Esta redução de secção aumentava a tensão de compressão a que o pilar estaria sujeito para cerca do dobro relativamente à secção original e que se estimou que fosse, considerando apenas o peso da estrutura instalado, não majorado, e o diâmetro original, de cerca de 8MPa. a) b) Figura 4. Danos no pilar 3: a) degradação material; b) exemplo de fissuração vertical observada Esta degradação material terá tido como causa principal a presença de humidade no elemento, resultado da forte presença de humidade no ar e de ascensão capilar de água existente no solo, factores com carácter sazonal já que na data da visita de inspecção (Julho de 2019) o pilar aparentava estar seco e não apresentava manchas, ou marcas de presença de humidade. Este efeito terá sido potenciado pela porosidade e permeabilidade da pedra que, no caso do pilar, parece ser elevada. Para além disso, o fuste do pilar apresentava fissuração vertical extensa, distribuída pelas faces, nalguns casos com desenvolvimento em toda a altura, e que indiciava propagar-se para o interior da peça, Fig. 4. Este tipo de dano tende a dividir o fuste em múltiplas colunas autónomas, mais instáveis, que, no limite, podem causar o colapso do pilar; está normalmente associado a estados de tensão em permanência elevados em relação à capacidade resistente da peça, que, neste caso, terá sido fortemente reduzida pela degradação material que o pilar apresentava. Embora se estime que um calcário são apresente tensões resistentes superiores a 20MPa, este processo de degradação material, acompanhado de fissuração poderá, neste caso, ter reduzido a capacidade resistente da pedra para valores próximos dos valores da tensão actuante. Face ao exposto, preconizou-se a substituição do fuste e da base do pilar por elementos novos constituídos por pedra calcária de baixa permeabilidade e porosidade. Entre a base e o solo, o projecto determinou a interposição de uma tela impermeável que isolasse o pilar de eventuais contactos com água proveniente do solo de fundação. A substituição destes elementos envolveu o dimensionamento e execução de um sistema de escoramento activo que recebesse as cargas suportadas pelo pilar e permitisse a execução dos trabalhos de substituição em condições de segurança. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3 SISTEMA DE ESCORAMENTO ACTIVO 3.1 Descrição do sistema O sistema de escoramento preconizado foi concebido de forma a cumprir as exigências técnicas e económicas, mas também a causar o menor impacto possível nos elementos existentes a manter. O sistema, que permitiu a substituição do fuste e da base do pilar existente, garantindo a estabilidade de todos os elementos contíguos e sobrejacentes, foi materializado por 4 escoras metálicas HEB220 em aço S275, rotuladas nas extremidades, que foram posicionadas contra as aduelas de arranque dos arcos perimetrais interiores das abóbadas e apoiaram em blocos de fundação em betão armado (C25/30_ A500NR), Fig. 5. A orientação das escoras foi escolhida de forma a permitir que o pilar fosse facilmente acessível durante o processo de substituição. As escoras encostam nas duas primeiras aduelas de arranque dos arcos (cada uma destas peças constitui um elemento único que recebe as aduelas de arranque dos 4 arcos perimetrais e dos 4 arcos torais das 4 abóbadas que descarregam no pilar) através de 4 blocos de betão moldados no local e apertados contra as aduelas através de um sistema de varões roscados. Este sistema de encabeçamento permitiu garantir um contacto perfeito entre os blocos de betão e as aduelas, ou seja, uma boa distribuição de cargas nas aduelas, asseguranda a sua integridade. a) b) Figura 5. Sistema de escoramento: a) alçado; b) planta do sistema de sapatas conectadas 3.2 Concretização em obra A intervenção de substituição do pilar (fuste e base), a cargo da empresa Monumenta, foi precedida pela execução de um conjunto de trabalhos prévios fundamentais para que a operação fosse realizada de acordo com o projeto definido. Nesse sentido, numa primeira fase foi efetuado o registo fotográfico completo com o levantamento pormenorizado da área a intervir, e realizada a remoção cuidada do pavimento cerâmico existente na sala da Procuradoria, já bastante degradado, com faltas significativas de material, tendo sido acondicionadas e entregues ao dono de obra as peças que pudessem vir a ser reaproveitadas. Em seguida foi efetuada a marcação do terreno e procedeu-se à escavação manual dos negativos no subsolo, necessários à implantação da estrutura de escoramento, com o acompanhamento da equipa de arqueologia Memórias do Mundo, Lda., em articulação com a equipa da Monumenta, acautelando a elaboração dos registos necessários. Com a escavação concluída procedeu-se à proteção do subsolo com manta geotêxtil, em duas camadas, e foi efetuada a montagem da cofragem e armadura em ferro dos blocos em betão incluindo a introdução de elementos tubulares para assegurar os negativos necessários à passagem dos 4 varões de pré-esforço que unem as fundações; após estes trabalhos foi realizada a betonagem dos blocos. Nesta fase foi construído também o molde para os blocos em betão a colocar em contacto com as aduelas, acima do capitel, e a respetiva cofragem e armadura em ferro. Estes moldes acompanharam a curvatura real dos arcos em cantaria que descarregam sobre o pilar, garantindo uma boa distribuição de cargas e, também, a integridade das peças em cantaria. Após a cura do betão foi efectuada a fixação mecânica dos olhais metálicos nos blocos em betão, instalados os perfis metálicos das escoras e introduzidos os varões de pré-esforço a unir as fundações. Em seguida foram colocados os blocos em betão em contacto com as aduelas dos arcos com a introdução de uma banda em neoprene na interface com as peças de cantaria, Fig. 6. Concluída a montagem da 771 772 estrutura de escoramento, procedeu-se à montagem de estrutura tubular de suporte do capitel e à montagem de estrutura complementar para colocação dos equipamentos de monitorização e de vídeo nas zonas definidas pela equipa projetista. Concluída esta fase prévia de instalação do sistema de escoramento e asseguradas as condições definidas em projeto, foi programada a realização da segunda fase da obra: ativação do sistema de escoramento através do tensionamento dos 4 varões de ligação das fundações. Para esse efeito, participaram equipas das empresas: Stap - Reparação, Consolidação e Modificação de Estruturas, S.A., responsável pela montagem e controlo do sistema hidráulico de tensionamento; e Oz - Diagnóstico, Levantamento e Controlo de Qualidade Em Estruturas e Fundações, Lda, responsável pela montagem e controlo do sistema de monitorização e gravação vídeo, em articulação com a equipa responsável pelos trabalhos - Monumenta e o acompanhamento da equipa projectista - NCREP e da equipa de fiscalização – DGPC, de modo a garantir a prossecução do processo prévio para a substituição do pilar. O processo de tensionamento foi realizado em simultâneo nos 4 varões e de forma progressiva para garantir uma transferência controlada da carga para as escoras. Este processo envolveu a monitorização dos deslocamentos dos quatro arcos principais das abóbadas do tecto da sala que descarregavam sobre a coluna central, através da colocação de um defletómetro a meio vão de cada arco, e do deslocamento relativo entre o capitel e o fuste do pilar através de um defletómetro. Foi assim instalado um sistema de monitorização constituído por 5 defletómetros mecânicos, 5 câmaras de vídeo, 1 unidade de aquisição e gravação de dados e um monitor que transmitiu, em direto, os deslocamentos registados pelos defletómetros, Fig. 7. a) b) c) Figura 6. Sistema de escoramento: a) vista geral; b) apoio no solo; c) apoio nos arcos A transferência da carga do pilar para a estrutura de escoramento foi realizada em duas etapas, com monitorização em contínuo dos deslocamentos impostos. Na primeira etapa foram aplicados patamares de força de 20kN por varão até atingir-se uma força de tracção de aproximadamente 100kN, em cada varão. Após este procedimento, a equipa projectista considerou que o sistema de escoramento estava ativo e a suportar cerca de 50% das cargas suportadas pelo pilar. Na segunda etapa, e já com o novo fuste e base preparados para serem colocadas, foi realizado um novo tensionamento dos 4 varões de ligação das 4 sapatas isoladas da estrutura de escoramento, também, em simultâneo e de modo progressivo e controlado, através de patamares de força de 5kN até atingir-se uma força de tracção final de aproximadamente 150 kN, em cada varão, e que a equipa projectista considerou garantir a transferência da carga total do pilar para o sistema de escoramento. Para este nível de força aplicada, foram observados ligeiros movimentos, pontuais, em juntas dos principais arcos da estrutura do teto. Finda esta fase, foi realizado o aperto das porcas dos varões e, complementarmente, foram colocadas vigas de madeira de travamento horizontal dos blocos às paredes resistentes de alvenaria. 773 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 7. Sistema de monitorização Após a conclusão das duas etapas anteriores, passou-se para uma terceira etapa: substituição do fuste e base do pilar pelos novos elementos. Para esse efeito, as juntas entre elementos foram previamente abertas e foi instalada uma estrutura de rodízios sobre vigas metálicas que, com o auxílio de um diferencial, permitiu a remoção cuidada e mobilização do pilar para outro local no Convento de Cristo. Com recurso ao processo inverso, foram colocados os novos elementos, base e fuste, constituídos por pedra calcária “Creme de Mós” com aspeto e acabamento aproximados às pré-existentes – areado escovado, cumprindo com as caraterísticas físico quimicas definidas em projeto, Fig. 8. A base da coluna foi apoiada em tela impermeável à passagem de água e vapor de água, isolando a coluna de eventuais contactos com humidade proveniente do solo da fundação de alvenaria existente. Após a colocação dos elementos no local definitivo foram aplicados calços em chumbo e realizada a selagem e preenchimento de juntas com argamassa à base de cal hidráulica afinada em tom e granulometria. Figura 8. Substituição do pilar Concluída a montagem das peças procedeu-se à quarta e última etapa do processo que correspondeu ao alivio controlado do tensionamento exercido sobre a estrutura de escoramento e transfererência de carga para o novo pilar, sendo este procedimento realizado nos 4 varões em simultâneo e de forma progressiva, com monitorização dos deslocamentos dos arcos e capitel relativamente ao solo. Confirmado o sucesso do procedimento, foi possível avançar com a desmontagem cuidada do sistema de encabeçamento junto ao capitel, remoção das escoras metálicas e desmonte das estruturas metálicas de apoio à execução dos trabalhos. Relativamente à remoção dos blocos em betão e de modo a diminuir o impacto sobre o solo e as fundações existentes optou-se pela sua retirada por inteiro. Por fim, foram repostas as cotas do terreno envolvente com o preenchimento dos negativos existentes, incluindo a interposição de um manta geotêxtil, o nivelamento e compactação do solo para execução de betonilha de regularização e posterior assentamento de tijoleira cerâmica artesanal semelhante à 774 pré-existente, conforme amostra e estereotomia aprovadas pela fiscalização, incluindo o refechamento de juntas, a limpeza do local e a realização dos registos finais que culminaram com a entrega de relatório final dos trabalhos de acompanhamento arqueológico e da intervenção. 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS Neste artigo apresenta-se uma intervenção estrutural realizada no Convento de Cristo, em Tomar, edifício inscrito na lista do património mundial da UNESCO. Dada a natureza de imóvel, considerado de valor excepcional universal, todo e qualquer trabalho a realizar exige um ainda maior cuidado na aplicação das boas práticas de intervenção em edificado existente ditadas pelos organismos internacionais em relação à preservação e protecção do edificado. Em particular, exige acções prévias de inspecção e diagnóstico da situação existente de forma a sustentar a necessidade, ou não de medidas de intervenção. No presente caso, a análise do estado de degradação do pilar central em pedra calcária que recebia os arranques dos quatro arcos perimetrais interiores das 4 abóbadas de arestas do tecto da Sala da Procuradoria do Convento de Cristo, localizada no piso térreo, determinou a necessidade da sua substituição. Nesse sentido, o NCREP idealizou e desenhou um sistema de escoramento activo que permitiu, de forma não intrusiva, receber a carga do pilar e substituir a sua base e fuste por novos elementos de calcário. A implementação em obra, realizada pela Monumenta, envolveu uma preparação prévia cuidada e a implementação de um sistema de monitorização para o controlo da transferência de cargas do pilar para o sistema de escoramento, tendo permitido que este trabalho fosse executado sem introduzir dano na estrutura existente. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à DGPC e à Direção do Convento de Cristo a oportunidade de divulgar este trabalho, em particular, à equipa envolvida na fiscalização e acompanhamento da obra: o Eng.º Júlio Antunes e a Arq.º Luísa Cortesão (DGPC), o Dr.º Rui Ferreira e a Dr.ª Amélia Casanova (Convento de Cristo). REFERÊNCIAS [1] ICOMOS (2003). Recommendations for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage. By Int. Scientific Committee for Analysis and Restoration of Structures of Architectural Heritage. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 775 776 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Reabiltação e ampliação do conjunto arquitectónico do Seminário Maior de Coimbra Bruno Quelhas NCREP, Consultoria em Reab. do Edificado e Património, Lda, Porto, Portugal, [email protected] Jorge Soares NCREP, Consultoria em Reab. do Edificado e Património, Lda, Porto, Portugal, [email protected] Valter Lopes NCREP, Consultoria em Reab. do Edificado e Património, Lda, Porto, Portugal, [email protected] Alexandre Costa NCREP, Consultoria em Reab. do Edificado e Património, Lda, Porto, Portugal, [email protected] Ilya Semionoff Ilya Semionoff - Atelier de Arquitectura, Coimbra, Portugal, Ilya Semionoff Nota: Este artigo foi selecionado para a Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, Série III, nº 17 de novembro de 2021, apresentando-se apenas o resumo alargado no livro. RESUMO O Seminário Maior de Coimbra é conjunto arquitectónico emblemático incluído na malha urbana da cidade de Coimbra. A construção do edifício principal data do século XVIII, tendo-se prolongado até ao século XIX, quando foram construídos os edifícios adjacentes denominados de Casa Nova e Novíssima. Com o objetivo de dar vida ao conjunto arquitectónico, para que este se torne no coração da vida pastoral, não apenas ao nível da diocese de Coimbra, mas também ao nível nacional, foi desenvolvido um projecto multidisciplinar para reabilitar, restaurar e conservar os edifícios. Este artigo apresenta a abordagem e o projecto de intervenção no edifício central do Seminário, que teve por base um Relatório de Inspeção e Diagnóstico Estrutural, cujos principais objectivos foram caracterizar estruturalmente e avaliar o estado de conservação do edifício. Este permitiu identificar as principais anomalias estruturais que o afetavam, e assim desenvolver um projeto sustentado em conhecimento e direccionado para a resolução e mitigação dessas anomalias. A intervenção estrutural, sempre que possível, recorreu a materiais e técnicas tradicionais, de forma a garantir a preservação da identidade do edifício e, simultaneamente, o respeito pelos princípios da Reversibilidade, a Compatibilidade e a baixa intrusividade das soluções. Nesse sentido, foi definido em projecto, a implementação de um sistema de monitorização estrutural para controlo do comportamento do edifício ao longo do tempo, e para aferir a necessidade futura de medidas adicionais. Foram ainda dimensionados novos volumes estruturais de apoio, como sejam, as duas novas torres que permitem a comunicação vertical entre os diferentes pisos do edifício principal. PALAVRAS-CHAVE: Arcos; Abóbadas; Alvenaria; Madeira, Projecto; Reforço, Reabilitação 777 778 1 DESCRIÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO CONJUNTO EDIFICADO A intervenção no conjunto dos edifícios do SMC visa contribuir para a valorização, proteção e divulgação deste importante conjunto arquitetónico que se insere no conjunto histórico-cultural da Universidade de Coimbra – Alta e Sofia. O conjunto edificado é composto pelo Edifício Central, incluindo uma igreja (Fig. 1a - Fig. 1c), e por 2 outros corpos construídos numa segunda campanha de obras, no séc. XIX, a Casa Nova e a Novíssima. Neste artigo será apenas referenciado o trabalho de projecto relativo ao edifício central. O Edifício Central manterá o seu uso na globalidade dos pisos, destacando-se a intervenção no piso 1 e 2 onde alguns quartos serão reconfigurados como suite e outros como quartos com instalações sanitárias, recuperando o uso de alojamento original. O programa de intervenção parte dos critérios de revitalização, conservação, manutenção, acessibilidade, compatibilidade, reversibilidade e sustentabilidade. Para assegurar estes critérios foi necessário propor a criação de dois elementos de circulação vertical, com vista a corrigir uma disfunção ao nível da continuidade da circulação entre pisos e a melhorar a circulação através de uma coluna única que pudesse complementar as existentes no edifício de origem. Para completar este novo conjunto de circulação, optou-se por prolongar a ligação exterior entre a Casa Nova e o Edifício Central. A estrutura resistente vertical principal do edifício Central é constituída por paredes exteriores e interiores de alvenaria irregular de pedra calcária (ou mista de pedra calcária e tijoleira) e argamassa de cal e areia, com espessuras variáveis em altura, Fig. 1d. A estrutura horizontal dos pavimentos é de uma forma geral materializada por abóbadas de tijolo, sem ou com enchimento (total ou parcial), Fig. 1e. O edifício apresenta diferentas tipos de coberturas, todas elas em madeira maciça, Fig. 1f. 2 INSPECÇÃO E DIAGNÓSTICO ESTRUTURAL Na base desta intervenção esteve a realização de um trabalho de inspecção e diagnóstico, com vista à caracterização geométrica, material e do estado de conservação dos elementos estruturais do conjunto edificado do SMC, o qual foi complementada através da realização de ensaios tendencialmente não destrutivos, ou medianamente destrutivos. Este trabalho permitiu criar uma base de conhecimento para o desenvolvimento de uma intervenção estrutural sustentada. O trabalho de inspecção e diagnótico permitiu identificar algumas anomalias estruturais importantes no edifício, nomeadamente: (i) Degradação intensa generalizada dos elementos estruturais da cobertura sobre a ala Sul devido a ataques de insectos xilófagos de ciclo larvar (caruncho), Fig. 1g. A restante cobertura do edifício central apresentava a mesma tipologia de anomalias, mas de forma mais pontual. (ii) Fissuração e deformação das abóbadas do tecto do piso 0, em particular na ala Sul, onde o vão das abóbadas dos compartimentos é maior, Fig. 1h. Na origem destes problemas está a concepção estrutural e construtiva do edifício, nomeadamente, a falta de continuidade em altura das paredes do corredor dos pisos superiores. (iii) A abóbada da capela-mor e as abóbadas dos compartimentos dos corpos laterais da igreja, encontram-se bastante fissuradas e/ou com vestígios de reparações. 3 INTERVENÇÃO ESTRUTURAL A intervenção na cobertura do edifício central pode ser dividida em 2 níveis de intervenção, que correspondem também a duas zonas com intensidades de degradação e exigências de intervenção diferente. Na ala Sul, previu-se a substituição integral da cobertura por uma nova, materializada em madeira lamelada colada, mas mantendo uma geometria e configuração de asnas semelhantes às existentes. A restante cobertura do edifício central foi intervencionada, com recurso a acções globais de limpeza e tratamento contra agentes bióticos e a acções pontuais de reforço e substituição de elementos degradados e/ou sem capacidade resistente. Conjugando o facto de estarmos a tratar um edifício com elevado valor patrimonial, com todas as anomalias estruturais identificadas associadas a movimentos dos elementos estruturais, considerou-se essencial, como medida de intervenção de projecto, preconizar a implementação de um sistema de monitorização estrutural, Fig. 1i. Esta técnica de intervenção teve como principal objectivo avaliar o comportamento\movimentos dos elementos estruturais por forma a perceber se este se encontram estabilizados e, consequentemente, controlar a necessidade de implementação de medidas adicionais no futuro. Complementarmente ao sistema de monitorização, e utilizando técnicas de intervenção já presentes no edifício, foi definido em projecto de execução a implementação de um conjunto de tirantes metálicos de contraventamento. Outra medidas de intervenção estrutural preconizadas, passaram pela (i) consolidação e\ou reforço das abóbadas danificadas; (ii) limpeza, tratamento, substituição e reforço pontual dos elementos de madeira que materializam os pavimentos a manter; (iii) definição de novos pavimentos de madeira e metálicos autoportantes e destacados das abóbadas, por forma a aliviar o carregamento sobre as mesmas; (iv) melhoria as ligações entre os elementos resistentes verticais e os horizontais. 779 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas a) Fachada principal. b) Biblioteca - Ala Sul. c) Cúpula da igreja. d) Parede de alvenaria. e) Extradorso de abóbada. f) Cobertura de madeira. g) Degradação de peça de madeira h) Deformação de abóbada. i) Sensor de monitorização. Figura 1. Edifício central do Seminário Maior de Coimbra. 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS Neste artigo pretendeu-se mostrar um exemplo de intervenção num edifício de elevado valor patrimonial, recorrendo a uma metodologia de intervenção assente no conhecimento de pré-existência para o desenvolvimento de uma intervenção multidisciplinar sustentada. O trabalho de inspecção e diagnóstico estrutural, assente em acções de pesquisa bibliográfica e inspecção visual, complementada com a realização de janelas de sondagem e ensaios não destrutivos, apresenta-se como elemento central para o desenvolvimento deste tipo de projecto. A inspecção e diagnóstico permitiu conhecer e caracterizar a estrutura existente e identificar e perceber as suas anomalias. Para a resolução das anomalias estruturais foram previstas em projecto um conjunto de soluções estruturais que, sempre que possível, recorreram a materiais e técnicas tradicionais, de forma a garantir a preservação da identidade do edifício e, simultaneamente, o respeito pelos princípios da Reversibilidade, a Compatibilidade e a baixa intrusividade. Nesse sentido, foi definido em projecto, a implementação de um sistema de monitorização estrutural para controlo do comportamento do edifício ao longo do tempo, e para aferir a necessidade futura de medidas adicionais. Foram ainda dimensionados novos volumes estruturais de apoio, como sejam, as duas novas torres que permitem a comunicação vertical entre os diferentes pisos do edifício principal. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Padre Nuno dos Santos, Reitor do Seminário Maior de Coimbra, a oportunidade de divulgar este trabalho, e o seu apoio a esta iniciativa. REFERÊNCIAS [1] ICOMOS.(2004) - Recomendações para a Análise, Conservação e Restauro Estrutural do Património Arquitetónico do ICOMOS. [2] Relatório final de arqueologia (2020) - Intervenção de arqueologia preventiva. Sondagens arqueológicas prévias, ao solo e parietais, no Seminário Maior de Coimbra [3] NCREP (2017) - Relatório de Inspecção e Diagnóstico Estrutural do Seminário Maior de Coimbra. [4] NCREP (2018) - Projecto de estruturas do Seminário Maior de Coimbra. 780 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Mosteiro de S. Dinis e S. Bernardo, Odivelas. Reabilitação e Conservação dos Claustros. Maria Fernandes Direção-Geral do Património Cultural, Lisboa, Portugal, [email protected] Albertina Rodrigues Direção-Geral do Património Cultural, Lisboa, Portugal, [email protected] Antónia Tinturé Direção-Geral do Património Cultural, Lisboa, Portugal, [email protected] Carolina Nunes da Silva Direção-Geral do Património Cultural, Lisboa, Portugal, [email protected] RESUMO O Mosteiro de S. Dinis e S. Bernardo em Odivelas foi fundado no século XIII, pelas Monjas Cistercienses tendo sofrido ao longo da sua história inúmeras alterações, muitas devido às destruições provocadas por sismos outras, por adaptações sucessivas do conjunto a usos distintos para o qual foi construído (figura 1). Classificado como Monumento Nacional desde 1910, nele esteve instalado e funcionou até 2014/5 o Instituto de Odivelas – instituição pública de ensino não superior, tutelada pelo Exército e destinada a jovens do sexo feminino [1]. Em janeiro de 2019 deu-se a passagem da gestão do Mosteiro para o Municipio de Odivelas. A cedência do imóvel pelo prazo de cinquenta anos permitiu à autarquia o desenvolvimento de um programa global estratégico para todo o conjunto, a abertura ao público das zonas históricas para diversas iniciativas e a parceria com a Direção-Geral do Património Cultural (DGPC) para o desenvolvimento de projetos e obras de conservação e restauro. O presente artigo versa, essencialmente, o ultimo projeto elaborado pela DGPC no âmbito do protocolo com o Municipio de Odivelas e cuja execução teve inicio em abril de 2021. Trata-se de uma intervenção que abrange os dois claustros do Mosteiro, o claustro da Moura e o claustro Novo ou do Capítulo. A intervenção em curso engloba ações de recuperação nas coberturas em terraço e em telha sobre estrutura de madeira, reparação pontual de caixilharias em madeira e serralharias, de rebocos em tetos e paredes, pinturas e, ações de conservação e restauro do património integrado, designadamente, materiais pétreos e painéis azulejares. PALAVRAS-CHAVE: Mosteiro, conservação, cantarias, azulejos, Cister 781 782 1 INTRODUÇÃO O Monumento situa-se em contexto urbano, no Largo D. Dinis em Odivelas, ocupando uma extensa área do qual fazem parte a igreja, a cerca e diversos volumes pertencentes ao extinto convento e Instituto de Odivelas (Figura 2). Figura 1. Vista do Mosteiro e cabeceira da igreja em 1944. Fonte Sipa (Sistema de Inventário do Património Arquitetónico) Figura 2. Vista geral aérea do Mosteiro. Anos 80/90 do século XX. Fonte SIPA. A intervenção incide nos dois claustros do Mosteiro. O claustro do Capítulo, adossado à igreja, que se encontra ladeado por edificado de 2 e 3 pisos e possui dois pisos. O piso térreo é marcado por arcadas e contrafortes de cantaria, com paneis azulejares em lambril, pavimento em lajeado de pedra e teto em abóbadas de alvenaria com nervuras em cantaria e pedras de fecho com motivos vegetalistas. O piso superior em terraço é revestido a tijoleira de fabrico industrial, marginado por guarda de ferro. O claustro da Moura, contíguo ao claustro do Capítulo e dele separado pela cozinha conventual e refeitório é ladeado por edificado de 2 e 3 pisos. Possui 2 pisos sendo o inferior com arcadas abatidas assentes em colunas de pedra e o piso superior de 3 alas em alpendre, com estrutura de madeira assente em colunas de pedra. A falta de obras de conservação e manutenção, principalmente, das coberturas, dos sistemas de drenagem e abandono do jardim contribuíram para o mau estado geral de conservação dos claustros. 2 AS COBERTURAS, PARAMENTOS, TETOS E CAIXILHARIAS DOS CLAUSTROS DA MOURA E DO CAPÍTULO Os claustros apresentam dois tipos de coberturas: terraço no claustro do Capítulo e numa das alas do claustro da Moura e telha sobre estrutura de madeira formando alpendre no claustro da Moura. Todo o sistema de drenagem apresenta entupimentos, com elementos partidos e gárgulas fraturadas fazendo com que o encaminhamento da água se faça de forma muito insatisfatória provocando escorrência por todos os elementos arquitetónicos no seu percurso. Como consequência as paredes e tetos dos pisos inferiores apresentam zonas com rebocos em mau estado. No que diz respeito às caixilharias apesar de, no geral, apresentarem um razoável estado de conservação, alguns dos vãos de portas e janelas em madeira exibem anomalias que é necessário colmatar. Em virtude de serem numerosas e construídas em diversos materiais, optou-se por intervencionar apenas as mais degradadas e imprescindíveis para o acesso dos claustros, assim como as que são históricas e de acesso a compartimentos igualmente imprescindíveis para os circuitos de visita. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figuras 3 e 4. Terraços no claustro do Capítulo e terraço numa das alas do claustro da Moura. 2.1 As coberturas em terraço As coberturas em terraço apresentam revestimento com problemas graves de impermeabilização com tijoleiras fendilhadas, juntas muito abertas e com vegetação e musgo o que provoca infiltrações nas abóbadas e paredes do piso inferior (Figuras 3 e 4). Preconiza-se uma solução de impermeabilização com membranas betuminosas em sistema bicapa para as coberturas em terraço do claustro do Capítulo e para uma das alas do claustro da Moura. No que se refere ao revestimento final optou-se por tijoleiras artesanais. Para melhoria do sistema de drenagem prevê-se, além da limpeza e impermeabilização das caleiras que ladeiam as guardas, das gárgulas e dos orifícios, a inclusão de telhas sob os tubos de drenagem de modo a projetar a água das chuvas. 2.2 As coberturas em estrutura de madeira revestidas em telha O claustro da Moura apresenta coberturas em alpendre, de água única, constituídas por estrutura de madeira de pinho assente no ponto mais alto em cachorros de pedra nas paredes do edifício e no ponto mais baixo em colunas de pedra. Os telhados são em telha de canudo argamassada com um beirado saliente assente sobre cachorros de madeira. O sistema de drenagem deste claustro é de queda livre em zonas de beirado do alpendre, com saídas de água ao nível do pavimento superior provocando escorrências no seu percurso. Estas coberturas apresentam, no geral, madeiramento com anomalias graves, apodrecimento, provocando situações já de colapso ou eminente derrocada, deformação, fendilhação e deficientes ligações entre elementos. A telha apresenta-se em muito mau estado, porosa e bastante partida (figura 5). Figura 5. Alpendre em estrutura de madeira e revestimento de telha no claustro da Moura As condições locais limitam eventuais aumentos de secção do madeiramento não só pelo peso como pela inclinação do telhado e pela proximidade do ponto mais alto do telhado aos vãos de janelas. 783 784 Assim, preconiza-se uma solução que diminua o peso da estrutura de madeira e do telhado e melhore as ligações entre elementos. Para isso prevê-se a utilização de madeira de casquinha, mais leve, com tratamento de proteção adequado às condições exteriores locais e telha de canudo aparafusada e grampeada, sem utilização de argamassa. 2.3 Paramentos, tetos e as caixilharias em madeira Na reparação de paredes, tetos planos e em abóbada não serão removidos os rebocos em bom estado de conservação. Serão reparadas as zonas danificadas através de picagem do reboco e remoção de argamassas degradadas, limpeza por via seca com escovagem, alegramento e colmatação de fendilhação e execução de novos rebocos em argamassa de cal (Figuras 6 e 7). Figuras 6 e 7. Rebocos degradados em tetos e paredes nos claustros do Capítulo e da Moura. No claustro da Moura, já com piso superior em laje de betão armado, serão tratadas as armaduras à vista com produtos de reparação e proteção do betão armado e reparado o teto com argamassas cimentícias. Relativamente às caixilharias, pretende-se efetuar o tratamento de 6 portas, 3 portas maciças históricas e 3 portas contemporâneas com vidros ou janelas de sacada, que apresentam peças de madeira com apodrecimento ou empeno, vidros partidos ou em falta e anomalias nas ferragens. A reparação que deverá privilegiar a componente conservativa, consiste na substituição de madeiras apodrecidas, em falta ou dissonantes por madeira da mesma essência da original, na estabilização e colagem de elementos destacados, no tratamento e desinfestação curativa e preventiva, na substituição de vidros partidos ou em falta, na afinação de ferragens e no acabamento final a pintura ou óleo. 3 O PATRIMÓNIO INTEGRADO 3.1 Os materiais pétreos O material utlizado na construção dos dois claustros, bem como em todo o edifício, é o lioz da região de Lisboa, a exceção do pavimento do Claustro principal que alterna lioz e mármores de diversas cores [2]. As formas de alteração mais presentes nas superfícies pétreas dos dois claustros estão relacionadas com a exposição dos materiais às intempéries associada à falta de manutenção dos espaços. Embora o estado de conservação seja no geral razoável, não se descarta que possam ser detetados novos problemas após as primeiras intervenções de limpeza. Numa primeira observação, evidente a profusão de depósitos superficiais, principalmente de origem biológica (algas, líquenes e musgos). A colonização é mais intensa nas zonas expostas dos alçados exteriores, como os contrafortes, embasamentos e zonas horizontais, isto é, nas zonas em maior contacto com a água, quer por retenção (acumulação, capilaridade) quer por escorrência. Além do evidente impacto visual negativo, desencadeia processos físico-químicos nocivos para o substrato pétreo, devendo ser eliminada (Figuras 8 e 9). CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 8 . Alteração dos materiais pétreos, no claustro do Capítulo. No projeto é preconizada, maioritariamente, uma limpeza das superfícies a seco seguida da aplicação de vários ciclos de biocida, insistindo naquelas zonas onde a colonização biológica é mais resistente, mas com especial cuidado em não afetar à vegetação do jardim do claustro. A lavagem posterior com água deverá ser muito controlada, especialmente para não verter resíduos nocivos que possam afetar as espécies vegetais. As intervenções de limpeza serão adaptadas para cada situação específica, consoante o estado de conservação do material pétreo. Embora as superfícies se encontrem aparentemente em bom estado, a limpeza será controlada e gradativa, passando de tratamentos mais minimalistas a outros mais ativos, respeitando assim a diversidade de coloração do material pétreo, bem como as patines existentes, sejam essas de origem natural ou artificial. Figura 9 . Alteração dos materiais pétreos, no claustro da Moura. Os produtos e métodos a aplicar serão selecionados criteriosamente após ensaios in situ consoante o tipo de depósito/sujidade e o estado de conservação da pedra. Prévio às intervenções de limpeza proceder-se-á, à remoção de plantas infestantes que utilizam o material pétreo como suporte para o seu desenvolvimento, crescendo sobretudo nas juntas das cantarias, com consequências muito nocivas para os materiais. A eliminação deverá alternar meios mecânicos e químicos. Será aplicado um herbicida sistémico antes da remoção manual das espécies infestantes, mas de forma pontual e seletiva para não afetar a vegetação do jardim do claustro [2]. O arranque deverá incluir a raiz da planta na sua íntegra, com todo o cuidado para não danificar a estrutura dos rebocos, alvenarias ou superfícies pétreas. Durante o diagnóstico do estado de conservação foram identificados fenómenos de alteração da pedra nas suas mais variadas formas: lascagem, erosão, fissuração e fracturação, com falhas de material pétreo consideráveis. Existem algumas situações mais graves de instabilidade física com fissuração e esmagamentos, que poderiam ser consequência de anomalias estruturais, principalmente no Claustro da Moura, cujas colunas do piso térreo apresentam fissuração e fracturação transversal do fuste [2]. Esta patologia repete-se praticamente na totalidade das colunas à mesma altura pelo que está contemplada a revisão, estabilização e correção de todos os elementos em risco de destacamento. As diversas ocupações que o convento teve ao longo dos séculos modificaram em certo modo a aparência dos materiais, deixando vestígios onde podemos ler os antigos usos. São visíveis marcas e roços nas colunas e intradorso dos arcos, bem como nas restantes superfícies, ocasionados pela existência 785 786 de grades metálicas, cabos e outras infraestruturas já obsoletas. A maior parte destes vazios estão preenchidos argamassas cimentícias, muito utilizadas nas reparações contemporâneas, e em menos quantidade preenchimentos com tacos de pedra calcária. O mesmo acontece nas juntas, que na sua maioria se apresentam disfuncionais, com falta de material ou com preenchimentos em cimento. Pretende-se garantir a estabilidade da argamassa de todos os preenchimentos no geral, incluindo as juntas e lacunas, mantendo assim sua funcionalidade estrutural e estanqueidade relativamente às infiltrações. Ao mesmo tempo, a intervenção deverá contribuir a mitigar o aspeto pouco harmonioso existente na atualidade, dada a diversidade de tipologias e materiais utilizados. Os preenchimentos e reintegrações inadequados ou colocados indevidamente serão substituídos por argamassas de cal compatíveis com os materiais originais, que será submetida a testes em obra para aferir granulometria e cromatismo mais integrado com o conjunto. As áreas erodidas serão protegidas com camadas de argamassa de sacrifício apenas quando constituam pontos de debilidade ou de retenção/percolação de águas nas cantarias ou sempre que perturbem a leitura do conjunto ou contribuam à degradação do material. As ações a realizar nessas áreas têm como objetivo reduzir o acesso de água ao interior dos elementos pétreos, mas não se pretende regularizar as superfícies até a cota original [3]. É fundamental para garantir o sucesso e durabilidade destas intervenções atacar a origem dos problemas. Sendo um facto consensual que a água é o principal agente de degradação, este projeto contempla a implementação de algumas medidas relacionadas com a manutenção dos espaços, tais como a desobstrução e reparação de gárgulas e caleiras que atualmente não são funcionais, bem como a reparação das coberturas. 2.4 Os painéis azulejares Os painéis azulejares existentes, enxaquetados de padrão e historiados, datam dos séculos XVII/XVIII e XX (réplicas) e, distribuem-se ao longo do claustro do Capítulo, em lambril de paredes, rodapés, escadaria e em frisos nas fachadas (figuras 10 e 11). O seu estado de conservação apresenta vários níveis, assim como, diversidade de patologias. Os fatores que estiveram na origem dos problemas que os afetam são essencialmente, falta de manutenção do monumento e disfuncionalidade na drenagem das águas pluviais. Nos frisos das fachadas do claustro, observam-se azulejos enxaquetados em azul, possivelmente, réplicas do século XX, e outros em verde originais, em muito pior estado de conservação. As unidades apresentam colonização biológica acentuada, lacunas em vidrado, fraturas e juntas degradadas com vegetação, verificando-se nalguns casos o destacamento das unidades em relação ao suporte. Na generalidade dos frisos é ainda observável, a presença de rede de infraestruturas elétricas e equipamento fixo nos painéis e que muito contribuíram para o acentuar das anomalias já apontadas. Nos painéis azulejares existentes nos lambris, rodapés e paredes do claustro, os problemas são, genericamente, de sujidade superficial aderente com escorrências de tinta no interface com a parede, ausência de argamassa em juntas e noutros casos com preenchimentos desadequados, fraturas múltiplas ao nível da chacota e vidrado, presença de sais no vidrado com desagregação do corpo cerâmico e, unidades descontextualizadas e trocadas nos painéis [3]. Figura 10. Anomalias nos painéis azulejares, das fachadas no claustro do Capítulo. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 11. Painéis azulejares nas alas e escadaria do claustro do Capítulo. Para além dos problemas apontados foram ainda registados diversos elementos metálicos e outros estranhos aos painéis, que contribuíram e acentuaram o mau estado de conservação dos mesmos. A intervenção nos painéis será executada após a resolução dos problemas a montante identificados no edifício, de que são exemplo, as infiltrações provocadas pelo sistema de drenagem das coberturas em terraço, a remoção dos rebocos cimentícios e sua substituição por rebocos em cal nas paredes e, ainda, do expurgo de trepadeiras e vegetação abundante provenientes do jardim do claustro. Também neste caso é fundamental resolver a origem dos problemas para que ações de conservação e restauro no património integrado azulejar possam ser executados. Em síntese, os trabalhos preconizados constam de limpeza a seco e por via húmida dos painéis, para remoção de sujidade aderente e colonização biológica, levantamento de unidades que se encontrem em risco de queda eminente para posterior tratamento e restauro, dessalinização de superfícies, preenchimento de juntas em argamassas de cal e finalmente, onde estritamente necessário, fornecimento de réplicas para preenchimento de unidades azulejares em painéis [4]. 3 CONCLUSÕES A empreitada em curso irá contribuir para mitigação dos problemas decorrentes das infiltrações de água em tetos e paredes, para a estabilização dos materiais construtivos e, sobretudo, para continuidade e longevidade dos elementos históricos e artísticos que constituem os claustros deste Mosteiro. A intervenção irá permitir, por um lado, reparar as anomalias, e por outro, minimizar e travar os processos de degradação, impedindo que se perpetuem. As intervenções nas coberturas em telha e terraços, minimizarão as infiltrações nas estruturas e contribuirão para a melhoria substancial da drenagem das águas pluviais e para uma maior durabilidade dos elementos construtivos e arquitetónicos dos claustros. No que respeita ao património integrado, a intervenção irá contribuir para estabilização físico-química dos materiais, para o restabelecimento da unidade e leitura estética do conjunto e, providenciar os meios de proteção e acabamento que auxiliem a manutenção ao longo do tempo. As melhorias decorrentes da intervenção nos claustros irão permitir a abertura ao público e a sua utilização futura para iniciativas diversas em condições de segurança, como pretende a autarquia. AGRADECIMENTOS As autoras agradecem à Câmara Municipal de Odivelas, sobretudo, ao vereador Dr. Edgar Valles, às Drs.ª. Fernanda Moroso e Helena Jardim, assim como, aos arqueólogos Elisabete Conceição e Régis Barbosa, que apoiaram e acompanham todas as intervenções no Mosteiro, decorrentes da parceria com a DGPC. REFERÊNCIAS [1] Mosteiro de São Dinis e São Bernardo, Odivelas. Ficha de inventário [em linha]. Disponível em: WWW <URL: http://www. monumentos.gov.pt/Site/APP_PagesUser/SIPA.aspx?id=4067 [2] Aires-Barros, L. (2001). As Rochas dos Monumentos Portugueses. Tipologias e patologias. Volumes I e II. Instituto Português do Património Arquitectónico e Arqueológico. ISBN 187-3-1329-1-3 e 978-1-8731329-1-3. [3] Torraca, G. (2009). Lectures on Materials for Architectural Conservation. The Getty Conservation Institute. ISBN 978-09827668-2-8. [4] Mendes, M.T., Pereira, S., Ferreira T., Mirão, J., Candeias, A. (2015). In Situ Preservation and Restoration of Architectural Tiles, Materials and Procedures: Results of an International Survey, International Journal of Conservation Science, 6: 51-62. 787 788 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Estabilizar, consolidar e conservar. Intervenção na Capela de Nossa Senhora da Conceição, Guimarães Miguel Malheiro CITAD – Universidade Lusíada Norte – Porto, Portugal, [email protected] Aníbal Costa Centro de Investigação em Riscos e Sustentabilidade na Construção (RISCO), Universidade de Aveiro, Portugal, [email protected] Augusto Costa [email protected] RESUMO A intervenção no património é, antes de mais, uma necessidade, já que as construções necessitam de uma manutenção regular. A ausência de uma manutenção regular aliada à adição de novas construções numa incessante procura de adaptação a novos usos a que são sujeitos alguns dos nossos imóveis ao longo da sua existência, provocam dissonâncias na legibilidade formal e organização espacial dos imóveis, que concomitantemente resultam em patologias orgânicas, operacionais, físicas, estéticas e estruturais que urge identificar, determinar e corrigir por forma a restituir aos imóveis a sua dignidade. Foram estas causas que originaram a intervenção na Capela de Nossa Senhora da Conceição, do séc. XVI-XVIII e dependências anexas, localizada em Guimarães e classificada como Imóvel de Interesse Público desde 1955. O artigo irá debruçar-se na metodologia de intervenção levada a cabo neste imóvel, debatendo as questões que um processo destes levanta, acerca do que estabilizar, como consolidar e o que conservar, ou seja, até onde ir a intervenção num conjunto arquitetónico tão ignoto mas artisticamente tão relevante para a história do lugar, composto por sucessivas adições de diversas proveniências estilísticas e temporais, mas cuja presença deveria ser prolongada. Conceitos como memória, autenticidade, integridade e identidade serão debatidos e partilhados ao longo do artigo numa alusão direta à intervenção realizada, debatendo neste caso concreto o que é insubstituível e o que pode ser alvo de transformação sem pôr em causa a permanência dos seus valores. PALAVRAS-CHAVE: Património; Conservação; Reabilitação; Metodologia de Intervenção 789 790 1 INTRODUÇÃO A intervenção no património acontece quando os objetos que nos fascinam e encorajam ameaçam ruir, desfazer-se, deixar-nos. A necessidade surge quando a crescente degradação dos edifícios resulta da falta de prevenção de danos ou correções ligeiras por períodos muito longos. Esta ausência de uma assídua e programada manutenção agrava-se quando a ela se encontram associadas construções com sistemas construtivos defeituosos, funções inapropriadas ou resoluções construtivas deficientes que em conjunto podem levar à destruição do todo ou de partes significativas do imóvel. Isto foi o que sucedeu à Capela de Nossa Senhora da Conceição em Guimarães, pretendendo-se aqui abordar os passos que foram dados para estabilizar, consolidar e conservar sem colocar em causa a identidade do imóvel, quando na sua constituição existiam elementos de grande relevância artística e histórica, como os tetos em masseira, os revestimentos azulejares e o órgão dos séculos XVII-XVIII. A discussão que se apresenta irá demonstrar a metodologia utilizada na intervenção realizada, mostrando o conhecimento da identidade do edifício que nos permitiu compreender o que era insubstituível, mas também o que podia ser alvo de mudança, de transformação sem pôr em causa a permanência da sua identidade, dos seus valores. 2 IDENTIDADE A Capela de Nossa Senhora da Conceição, Braga, Guimarães, Azurém, é um imóvel isolado de pequena dimensão ao qual foram sendo adossadas construções de caraterísticas e qualidade construtiva distintas, em resposta a funcionalidades que, no decurso dos tempos, foram sendo associadas ao culto religioso. Localizada inicialmente num pequeno cerro periférico ao núcleo urbano de Guimarães, com o crescimento da cidade encontra-se nos dias de hoje, já inserida dentro do limite urbano, mantendo contudo uma imagem de ruralidade na envolvência próxima. A fachada principal da capela abre-se por alpendre sobrelevado para o terreiro envolvente onde está implantado um cruzeiro (Figura 1). O imóvel e espaço envolvente é propriedade da Igreja Católica, encontrando-se classificado como Imóvel de Interesse Público [1]. Muito embora haja indícios da existência de um templo anterior, o atualmente existente é da época Moderna e de traço ao gosto Barroco, sendo a sua construção datável da viragem dos séculos XVII para o XVIII. “Ainda que sejam muitos os vestígios referentes a uma construção anterior à capela de Nossa Senhora da Conceição, apenas se pode afirmar que esta existia no século XVI” [2]. No entanto, “um assalto e consequente incêndio, ocorrido em 1684, obrigaram a Irmandade a realizar obras de recuperação, que impuseram a esta capela a configuração que hoje conhecemos. A autorização para o início da reconstrução foi concedida em 1699, mas a intervenção prolongou-se, pelo menos, até meados do século XVIII, uma vez que os azulejos que revestem a capela-mor, atribuídos à oficina de Bartolomeu Antunes, devem remontar, sensivelmente, a 1740” [3]. A igreja de planta longitudinal é composta por nave única precedida por alpendre e capela-mor retangular. Adossada à fachada lateral direita e na junção da nave com a capela-mor ergue-se a torre sineira (Figura 2), sendo de notar que esta não possui acesso pelo exterior, mas sim pelo interior das dependências das construções que foram sendo justapostas à fachada lateral direita da capela-mor (Figura 6). Os volumes da capela são articulados com coberturas diferenciadas em telhados de duas e três águas. O alpendre da fachada principal é delimitado por pilastras nos ângulos e colunelos a meio vão apoiados no muro envolvente, suportam a cobertura que termina no encosto à fachada principal da capela que é encimada por frontão curvo rematado por pináculos laterais e cruz central, Figura 2. 791 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Implantação da Capela no terreiro onde se encontra o cruzeiro. Figura 2. Vista do alpendre sobrelevado de entrada na igreja e da torre sineira adossada à fachada lateral direita. Pelo interior da capela, os paramentos estão revestidos a azulejos azuis e brancos, sendo interrompidos no encontro da nave com o paramento do arco cruzeiro, sendo dada continuidade com fingidos de azulejos executados a pintura mural por estamparia (Figura 3). Na nave, o teto é executado em caixotões de madeira policromada, figurando cenas da vida de Nossa Senhora no regoado do fundo dos caixotões. Importa ainda incluir na descrição dos bens integrados da nave o púlpito quadrado executado em talha policromada e de dois altares também executados em talha policromada e que ladeiam o arco triunfal. O arco triunfal, de volta perfeita, é pintado com motivos decorativos policromos diretamente sobre a pedra das pilastras. A capela-mor tem igualmente os paramentos laterais revestidos a painéis de azulejos figurativos a azul e branco, sendo estes interrompidos por um órgão de tubos no lado da Epístola, bem como pela porta de acesso à sacristia do mesmo lado (Figura 4). O órgão terá sido “executado em 1774 por Francisco António Solha, a expensas da confraria da Conceição” [4], mestre organeiro do século XVIII que construiu os órgãos para alguns templos da região, como o Mosteiro de Tibães ou a Igreja de Nossa Senhora da Oliveira. O retábulo, de talha dourada e policromada, é composto por colunas a ladear o trono e que suportam o entablamento, tendo ao centro o trono com a imagem do orago de Nossa Senhora da Conceição. O teto da capela construído em masseira é formado por caixotões de talha dourada, decorados com motivos vegetalistas rematando em semicírculo no encosto ao arco triunfal. Figura 3. Vista da nave para a capela-mor, com o teto em masseira. Figura 4. Vista do órgão inserido na fachada lateral da capela-mor. 792 O espaço utilizado para a sacristia ladeia em toda a extensão a fachada sudeste da capela-mor (Figura 5), sendo este corpo integrado no conjunto das construções que foram sendo anexadas à capela. Estas construções encostam e desenvolvem-se em dois pisos perpendicularmente ao eixo da capela no sentido sudeste. Estes corpos adossados em tempos diversos denotam má qualidade e diversidade construtiva e de materiais utilizados para a sua construção, encontrando-se disfuncionais e em mau estado de conservação (Figuras 6 e 8). Figura 5. Vista da sacristia. Figura 6. Vista do acesso interior à torre sineira. 3 ESTADO DE CONSERVAÇÃO E OS VALORES Pese embora a qualidade dos bens móveis que integram a capela-mor sejam aprimorados na qualidade de desenho e de execução, a integração no espaço denota um conflito evidente de compatibilidade do dimensionamento, nomeadamente no que se refere ao teto em masseira e ao retábulo-mor. Este conflito é evidente na forma que assume, pelo exterior, a cobertura da capela-mor, sendo esta armada em três águas com uma inclinação exagerada incompatível com o desenho cuidado e proporcionado em planta, do alpendre, da nave e da própria capela-mor (Figuras 7, 11 e 12). Da investigação feita com base na documentação acessível, só foi encontrada a descrição destes bens integrados, sem contudo ter sido possível, até à data, identificar do porquê desta disformidade de desenho no que se refere à capela-mor. Salvaguardando como necessária uma investigação mais profunda, da leitura efetuada no local equaciona-se que eventualmente o teto e o altar-mor existentes na capela-mor, resultem da reutilização destes bens vindos de um outro local, sendo a forma atual resultante da adaptação possível ao espaço disponível. Figura 7. Alçado lateral esquerdo da Capela Figura 8. Alçado lateral direito, das construções espúrias anexas à sacristia 793 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Estando identificados os valores que determinam a identidade do imóvel passou-se a uma abordagem ao estado de conservação onde se identificaram as patologias que deveriam ser objeto de tratamento na intervenção, ao nível estrutural, organização espacial e revestimentos. 3.1 Estrutura Foram realizados estudos para entendimento do sistema construtivo e identificação de patologias associadas a esse mesmo sistema e materiais de construção utilizados. Verificou-se a existência de tipos e formas diferentes de elementos cerâmicos e vários danos nas coberturas do conjunto edificado, aliados a uma profunda deterioração dos madeiramentos estruturais da armação das coberturas e de suporte dos revestimentos cerâmicos bem como dos pisos, denotando-se o risco de colapso de algumas estruturas. Verificou-se também uma infestação generalizada de madeiramentos por insectos xilófagos, aliados à podridão decorrente de várias infiltrações de águas pluviais por inexistência de rufos, telhas partidas, deslocamentos estruturais, bem como à existência de humidade ascensional pelas alvenarias das paredes exteriores do corpo da capela. Nas construções anexas, para além dos problemas mencionados para a capela, também existiam problemas de amarração e descontinuidades de alvenarias e de sistemas construtivos, havendo o risco de colapso de algumas paredes. Os elementos de madeira de coberturas e pisos apresentavam uma profunda deterioração, havendo a necessidade de substituir a quase totalidade das estruturas. 3.2 Organização espacial e dissonâncias A forma desproporcionada da cobertura em três águas da capela-mor, bem como os conflitos e fragilidades que produzia no encontro com as coberturas da nave e corpos anexos (Figura 9) era o maior gerador de infiltração de humidade existente no imóvel, devido à impossibilidade de resolução de rufos e caleiros minimamente funcionais, para a qual também contribuiu a ausência de manutenção. Relativamente às construções adossadas à sacristia, porque realizadas sem qualquer critério construtivo ou funcional, resultavam em espaços interiores insalubres e sem capacidade de utilização. Figura 9. Sistema complexo de coberturas e de encontros de águas. Figura 10. Escada de acesso ao segundo piso das construções anexas. 794 3.3 Revestimentos A humidade ascensional provocou diversos destaques de reboco nas paredes exteriores da capela, havendo vários remendos com cimento “Portland”. Verificava-se também a deterioração dos vãos exteriores em madeira, teto do alpendre e soalhos assim como notórios sinais de corrosão dos gradeamentos dos vãos exteriores. Nas construções anexas, proliferavam tabiques de madeira sem qualquer funcionalidade, alguns executados em tijolo com deficiente acabamento, assim como o avolumar de construções. A escada de madeira de acesso ao segundo piso estava em evidente risco de ruína (Figura 10). 4 INTERVENÇÃO A Fábrica da Capela de Nossa Senhora da Conceição, responsável pela construção e recheio do imóvel, encomendou um projeto de intervenção que invertesse o estado de degradação a que se assistia, devolvendo a capela e alpendre ao culto e convertesse as construções anexas numa nova casa paroquial com a sua vertente social e de serviço, para acompanhamento das atividades religiosas (Figuras 11 e 12). O projeto de arquitetura foi coordenado pelo arquiteto Miguel Malheiro [5] com a colaboração do arquiteto Augusto Costa. A engenharia civil foi coordenada pelo engenheiro Aníbal Costa e a eletrotecnia pelo Engenheiro Alexandre Martins. Mas só fazia sentido se a intervenção tratasse não apenas do “invólucro” mas também do “conteúdo”, que como se verificou, era no seu conjunto que residiam os valores deste imóvel. Levantamento N N N 6 4 2 8 9 10 3 11 Legenda: 7 5 1. Adro 1 2. Entrada/ alpendre 3. Capela-mor 4. Nave central 5. Púlpito 6. Altar de S. Francisco 7. Altar de S. Caetano 8. Altar 9. Sacrário 10. Alatr de Nossa Senhora da Conceição 11. Órgão de tubos 12. Sacristia 13. Torre sineira 14. Habitação sacristão 15. Arrumos 11 15 12 13 13 14 14 Piso 1 Piso 0 0 Projeto 1 2 3 4 Coberturas 5m N N N 6 4 2 Legenda: 8 3 9 10 11 1 7 5 1. Adro 2. Entrada/ alpendre 3. Capela-mor 4. Nave central 5. Púlpito 6. Altar de S. Francisco 7. Altar de S. Caetano 8. Altar 9. Sacrário 10. Alatr de Nossa Senhora da Conceição 11. Órgão de tubos 12. Sacristia 13. Torre sineira 14. Espaço Polivalente 15. Sanitário 16. Banca de cozinha 11 12 13 13 15 14 14 16 Piso 0 Piso 1 Coberturas Figura 11. Plantas de piso 0, piso 1 e coberturas do levantamento e projeto. Levantamento Projeto Alçado Principal 0 1 2 3 4 Alçado Principal 0 1 2 3 4 Alçado Posterior Alçado Lateral Direito Alçado Lateral Esquerdo Corte Transversal Alçado Posterior Alçado Lateral Direito Alçado Lateral Esquerdo Corte Transversal 5m 5m Figura 12. Alçados principal, posterior, lateral direito, lateral esquerdo e corte transversal do levantamento e do projeto 795 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Eram necessários vários níveis de abordagem projetual, com intervenções planeadas a médio e longo prazo para que se formulasse um entendimento global do imóvel. Para além da aspiração a esta visão “integrada” do monumento, o restauro dos elementos móveis permitiria o entendimento da orgânica edificada, que estava abalada pelo mau estado de conservação generalizado. Neste sentido, ficou a cargo de Adriana Amaral e Isabel Dias Costa da DRCN (Direção Regional de Cultura do Norte) os projetos de conservação e restauro do património móvel e imóvel integrado dos tetos em masseira da capela-mor e da nave, do revestimento azulejar, do retábulo-mor, dos retábulos e púlpito da nave, da pintura mural e da pintura em cavalete. Foi ainda realizado o projeto de conservação e restauro do órgão por Nuno Mimoso, tendo sido o mesmo desmontado no decurso da obra de construção civil por precaução e proteção. Figura 13. Trabalhos de limpeza, desinfestação e consolidação da estrutura de madeira do telhado da nave. Figura 14. Retificação da geometria do telhado da capela-mor com a consolidação e construção da parede em tabique. A restante intervenção de construção civil que envolveu a drenagem e ventilação de fundações, abertura de valas para o abastecimento de água, saneamento e rede de abastecimento de eletricidade e iluminação exterior do imóvel, bem como do sistema do pára-raios, foi objeto de acompanhamento arqueológico pelo arqueólogo Ricardo Erasún. No decorrer da obra de construção civil levada a cabo pela empresa Cacao, foram executados os trabalhos de desmonte do teto da nave (Figura 13), realizado o seu restauro (Figura 15), tanto dos elementos policromados como da estrutura de suporte, realizada a consolidação e reforço da estrutura e executada a sua montagem, pela empresa Arte e Talha. Os restantes trabalhos de conservação e restauro aguardam por financiamento. Figura 15. Teto da nave depois de restaurado. Figura 16. Alçado lateral esquerdo depois das obras. 796 A interação que resultou destas diversas fontes de conhecimento e áreas de atuação, pressupôs resolver os problemas construtivos existentes na nave através da correção do desenho das coberturas (Figuras 12, 14 e 16), substituição dos elementos cerâmicos e estabilização, consolidação e conservação da estrutura de madeira sem alterar as partes de construção que são significativas para o seu valor histórico (Figura 13). Relativamente às construções anexas, removeram-se as construções espúrias e estabilizou-se a construção aparentemente mais antiga existente no seguimento da sacristia adossada à torre sineira, conseguindo-se simplificar o encontro das coberturas, a drenagem de águas pluviais (figura 17) e facilitar o acesso à torre sineira e a sua impermeabilização (Figura 18). Figura 17. Construções anexas e torre sineira depois das obras Figura 18. Vista da porta de acesso à torre sineira. A necessidade de consolidação das alvenarias de granito que compunham as paredes exteriores deste volume, obrigou ao desmonte parcial mas permitiu a organização dos vãos exteriores (Figura 17). No interior reorganizaram-se os espaços (Figuras 19 e 20), conservaram-se os sistemas construtivos existentes, como as taipas de rodízio, e reconstruiram-se novos pavimentos, escadas de acesso ao segundo piso, paredes interiores e cobertura com sistemas construtivos idênticos aos existentes, para compatibilização dos elementos novos com os antigos. Figura 19. Sala do segundo piso das construções anexas Figura 20. Escada de ligação dos pisos das construções anexas. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 5 CONCLUSÕES A intervenção realizada neste imóvel demonstra duas facetas da intervenção no património: a conservação da capela e a reabilitação das construções anexas. A primeira consistiu na intervenção na capela-mor, nave, alpendre e torre sineira onde foram identificados os valores históricos, artísticos e espirituais existentes, procurando não beliscar a autenticidade desses mesmos elementos, através da estabilização das estruturas de madeira e dos revestimentos, da sua consolidação e da procura por retardar o processo de degradação do edifício, subsituindo os elementos degradados e corrigindo as anomalias detectadas, sem modificar a substância construída original histórica, ou seja, as estruturas de madeira, os revestimentos e os elementos móveis integrados. Nas construções anexas procurou-se introduzir uma nova utilização que concorra para a manutenção do bem cultural, através de alterações significativas ao nível da volumetria e da distribuição espacial, mas admitindo e reintegrando a identidade do sistema construtivo e a memória da construção de apoio que ali tentou existir. Procurou-se habilitá-las a funcionar novamente, introduzindo a contemporaneidade através da análise formal e histórica da preexistência, transformando-as para que a nova ordem criada contribua para a perduração do conjunto arquitectónico no tempo. AGRADECIMENTOS Este trabalho é financiado por Fundos Nacionais através da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia no âmbito do Projecto UIDB/04026/2020. REFERÊNCIAS [1] Decreto Lei n.o 40 361, DG, 1.a série, n.o 228 de 20 outubro (1955). [2] Guimarães, João Gomes de Oliveira (1904). Guimarães e Santa Maria: história do culto de Nossa Senhora no concelho de Guimarães (manuscritos do abade de Tagilde), Porto, 10 p. [3] Idem, pp. 13-14. [4] Santos, Manuela de Alcântara (1995). Órgãos de tubos em Guimarães, Museu de Alberto Sampaio, Guimarães, 11 p. [5] MALHEIRO, Miguel (2017). Capela de Nossa Senhora da Conceição, Braga, Guimarães, Azurém, Projeto para a conservação, salvaguarda e valorização do conjunto edificado, Projeto de execução, Porto. Texto policopiado. 797 798 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Convento de Cristo – Projecto aCCesso Luísa Cortesão Direcção Geral do Património Cultural, Lisboa, Portugal, [email protected] Carolina Nunes da Silva Direcção Geral do Património Cultural, Lisboa, Portugal, [email protected] RESUMO O Convento de Cristo, cuja construção decorreu entre os séculos XII e XVII, integra alguns dos mais importantes registos da arquitectura Portuguesa. Inscrito na lista de Património Mundial da UNESCO, constitui um vasto conjunto edificado onde se destacam o Castelo Templário, a Charola, a Nave Manuelina e sete Claustros, assim como todas as dependências funcionais do antigo convento. Pela sua escala e pela complexidade de ligações entre os vários espaços, apresenta diversos constrangimentos à visita. Com o objectivo de ultrapassar estas limitações e permitir o acesso a áreas que se encontravam fechadas, a DGPC desenvolveu um projecto que definiu um novo percurso de visita que se materializou em diversos tipos de intervenções. Denominado Projecto aCCesso, teve como objectivo resolver os principais problemas de acessibilidades abrangendo assim intervenções de diversas naturezas, associadas a obras de recuperação de espaços (reabilitação e conservação e restauro) a que foram atribuídas novas valências funcionais. Contempla a reabilitação de espaços devolutos, a criação de uma nova portaria e sanitários acessíveis, a instalação da loja no final do percurso de visita (com possibilidade de acesso pelo exterior sem necessidade de compra de bilhete) e a conservação e restauro de elementos degradados, nomeadamente as fachadas da Nave da Igreja onde se integra a Janela Manuelina. Iniciadas em 2020 e com conclusão prevista para o final de 2022, as intervenções dividem-se em várias contratações de projectos e empreitadas. PALAVRAS-CHAVE: Património; Convento de Cristo; Acessibilidades; Reabilitação; Conservação e restauro 799 800 1 INTRODUÇÃO O conjunto monumental do Convento de Cristo constitui uma vasta escala edificada aberta ao público, em que se registam várias deficiências funcionais no percurso de visita. O edifício está situado no alto de uma colina e resulta de um crescimento da área edificada a várias cotas, dando resposta às necessidades dos seus ocupantes ao longo de oito séculos de história. Por esse motivo, o imóvel tem uma grande complexidade espacial e estrutural. O percurso tem inúmeras passagens estreitas e desníveis que dificultam ou impedem a circulação de pessoas com mobilidade condicionada, em particular daquelas que se deslocam em cadeira de rodas. Consciente deste grave problema e dos recorrentes constrangimentos que causa aos visitantes, a DGPC decidiu levar a cabo o presente projecto que tem como objetivo a criação de um percurso de visita acessível, materializado no Projecto aCCesso. Este projecto tem várias vertentes e é complementado com intervenções de reabilitação, conservação e restauro de elementos e espaços, alguns anteriormente fechados à visita, fundamentais para a adequada fruição do conjunto. Entre estes, destacam-se a criação de uma nova portaria, sanitários, instalação da loja no fim do percurso de visita e as obras de recuperação das coberturas e fachadas da Charola e Nave da Igreja. As diversas intervenções enquadram-se em duas candidaturas e encontram-se em fase de execução: Programa Valorizar – Linha de apoio ao turismo acessível – All for All e Centro 2020 – Património Cultural UNESCO. 2 O PROJECTO A implementação de um percurso de visita acessível passa por uma análise global do conjunto edificado com vista a conciliar vários factores. Por um lado, o percurso deve ter uma aproximação tanto quanto possível cronológica, de forma a que os visitantes consigam compreender a sua história; por outro, conseguir dar resposta aos requisitos de acolhimento e logística garantindo o acesso dos visitantes a toda a extensão do monumento. Desta forma, as premissas que estiveram na base do projecto consideraram desde logo que a aproximação ao conjunto monumental se mantenha pelas Portas do Sol, junto ao castelo. A nova portaria acessível, a construir num sector do antigo Paço Henriquino, permitirá que todos os visitantes entrem pelo mesmo sítio e iniciem o percurso de visita na cota do piso superior do Claustro da Lavagem. É definido um “percurso fácil” com acesso aos principais pontos de interesse, associado a nova sinalética, que permite também aceder aos pontos de interesse secundário e às restantes áreas. A criação de um novo núcleo de sanitários em escala e com cabina de utilização universal complementa as medidas. 2.1 Percurso acessível As premissas para implementação do percurso obrigaram a uma sistematização dos pontos de interesse do monumento, identificando cinco pontos de interesse principal - Charola, Claustro Principal, Cruzeiro, Janela Manuelina e Refeitório - e dez pontos de interesse secundário - Claustros e espaços funcionais do convento. É definido um percurso curto que passa pelos cinco pontos principais, com possibilidade de acesso aos pontos secundários com orientação através de sinalética integrada. Para que estes percursos sejam totalmente acessíveis, é necessário instalar sistemas de elevação vertical em três pontos: o primeiro na entrada (um elevador panorâmico), que vence o desnível do terreiro para o primeiro piso do Claustro da Lavagem; o segundo junto à Sala dos Reis (elevador), que permite a descida para os dois níveis inferiores; e o terceiro que vence o desnível entre o Corredor da Enfermaria e o Cruzeiro (plataforma elevatória). Um conjunto de rampas, que complementará o já existente, será instalado em vãos de passagem de forma a vencer os desníveis das respectivas soleiras. Estas rampas serão sinalizadas com a colocação de uma passadeira de borracha que servirá não só para assinalar as passagens como para regularizar alguns sectores de pavimentos em calçada, tornando-as assim passíveis de percurso por cadeiras de rodas. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Figura 1. Planta do percurso de visita – piso 2 2.2 Nova portaria Um dos problemas que mais afeta a qualidade da visita ao Convento de Cristo passa pela actual solução de acesso ao monumento e bilheteira. Depois de subir a Escadaria Monumental, é necessário contornar o corpo da Charola pelo exterior, atravessando passagens em que a largura é muito reduzida (40 centímetros). Esta entrada não se coaduna com a dignidade do monumento, é difícil para pessoas com mobilidade condicionada e impossível para pessoas que se deslocam em cadeira de rodas. Estas últimas são obrigadas a utilizar um acesso diametralmente oposto ao da bilheteira (pelo Claustro da Micha, na fachada Norte), facto que cria grande constrangimento se a visita não for antecipadamente agendada. Figuras 2 e 3. Escadaria monumental e estrangulamento no acesso à bilheteira 801 802 A localização da nova portaria na área do Paço Henriquino, anexo ao Claustro da Lavagem, permitirá o acesso de todos os visitantes pela porta existente voltada para o terreiro, através de um corpo de passadiços em estrutura metálica integrando bilheteira, escadas e um elevador. Esta solução vem permitir aceder ao piso inferior do Claustro da Lavagem, actualmente fechado, o que constitui também uma mais-valia para o visitante. Este espaço poderá funcionar como área de espera antes da entrada e da bilheteira, de acesso livre. Figura 4. Modelação tridimensional da estrutura da nova portaria Estando esta área em contexto arqueológico, o projecto foi desenvolvido integrando as estruturas postas a descoberto, valorizando assim todo o percurso. Os passadiços darão acesso à bilheteira (pequeno módulo pré-fabricado), ao corpo de escadas, ao elevador, à cota do caminho de ronda que liga ao Castelo e ao piso superior do Claustro da Lavagem. Todas as estruturas a introduzir serão apoiadas pontualmente de forma a não interferir com os elementos arqueológicos, solução construtiva reversível e não causando danos patrimoniais. 2.3 Novo núcleo de instalações sanitárias Os três pequenos núcleos de sanitários existentes de apoio à visita eram manifestamente insuficientes para o grande número de visitantes do monumento, pelo que se impunha criar uma nova área, com maior escala. A sala anexa a da Procuradoria, situada entre os claustros da Hospedaria e da Micha, constitui um lugar central que beneficia da proximidade de redes de infraestruturas que possibilitam a sua adaptação sem necessidade de vencer grandes distâncias com tubagens num monumento tão sensível. Permitiu a criação, no mesmo espaço, de três unidades independentes: uma cabina de acesso universal (mobilidade condicionada e fraldário), uma zona sanitária para homens e outra para mulheres. A proposta de instalação dos sanitários passou pela criação de um núcleo central onde foram ligados todos os equipamentos, libertando as paredes periféricas que, em conjunto com os três tramos abobadados do tecto, mantêm a possibilidade da sua leitura integral. A intervenção assenta na construção de uma parede longitudinal e da subida da cota de pavimento, absorvendo assim a passagem de todas as redes de infraestruturas – águas, esgotos e electricidade. Esta parede constitui também a base do sistema de iluminação do espaço, através de uma linha de luz que incide nas abóbadas e a reflecte para o todo o espaço. Figura 5. Planta das novas instalações sanitárias CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 3 OBRAS DE REABILITAÇÃO, CONSERVAÇÃO E RESTAURO A implementação do novo percurso de visita exige a reabilitação de alguns espaços, assim como a recuperação e a conservação e restauro de elementos fundamentais do imóvel. Desta forma, não só ficarão acessíveis espaços anteriormente encerrados à visita, como é feito um importante investimento na conservação e valorização do conjunto. Neste contexto, foram definidas duas grandes intervenções: uma que consistiu na reabilitação da Portaria Filipina e espaços conexos que passou a constituir o fim do percurso de visita e outra que abrange os trabalhos de recuperação e a conservação e restauro das fachadas e coberturas da Igreja, elemento central da visita. 3.1 Requalificação da Portaria Filipina, espaços conexos e instalações eléctricas Esta intervenção veio permitir o alargamento do percurso de visita, abrangendo também este importante elemento do conjunto edificado localizado no sector Norte do monumento, anteriormente sem acesso de visitantes. Constituirá o fim da visita, com a reinstalação da loja, permitindo também o acesso a este espaço a partir do exterior, sem necessidade de comprar bilhete. Esta alteração tornará a visita mais confortável – a loja situava-se anteriormente quase no início do percurso, não estimulando a aquisição de produtos – potenciando também o incremento do volume de vendas. Atendendo ao valor arquitectónico intrínseco da sala, optou-se por assumir a “caixa” pré-existente formada pelas paredes e tecto como elemento a valorizar. Desta forma, foi removida a camada de cal que recobria as nervuras das abóbadas e feito o tratamento de juntas e reposicionamento de elementos deslocados. As velas entre nervuras foram rebocadas e caiadas. Nas paredes foi também regularizado o reboco acabado com caiação. Este trabalho foi coordenado com a passagem de tubagem de redes de electricidade – iluminação e segurança. Desta forma, a sala recuperou a sua unidade formal assimilando a introdução do mobiliário da loja com geometria e cor de contraste. A cota de pavimento foi elevada, de nível com o pátio da Portaria Filipina. Foi criado um estrado que venceu os desníveis e irregularidades sob o qual passaram todas as redes de infraestruturas eléctricas, de comunicações e de segurança da loja sem interferir com o pavimento existente em calçada. Para tal, o desnível entre o Claustro que lhe dá acesso foi vencido através de duas rampas, simétricas, na entrada da loja. O mobiliário que equipará a loja é constituído por um sistema modular de armários/bancada, um balcão, mesas, expositores móveis e painéis para a exposição de produtos, executados em contraplacado, lacado em cor vermelha, com iluminação integrada. A sala contígua (antiga cavalariça conventual e no século XX dependência do Hospital Militar) é um espaço em nave que se desenvolve em seis tramos com as respectivas abóbadas cruzadas. Esta morfologia, aliada à proximidade do exterior, confere ao espaço uma grande versatilidade e potencial na sua utilização, seja para exposições, palestras, concertos ou eventos similares. À semelhança dos espaços da loja e das instalações sanitárias, pretendeu-se a valorização dos elementos arquitectónicos existentes. Sendo o programa de um espaço polivalente menos intrusivo que os anteriores, a intervenção circunscreveu-se essencialmente ao pavimento, em que se registavam a inclinação e as valas de drenagem da antiga cavalariça. Assim, foi necessário definir e criar uma nova cota de pavimento, sobre as existentes, e vencer o desnível para o Claustro da Hospedaria através de rampa e degraus, tornando assim o espaço plenamente acessível. Na mesma empreitada, e pelo facto de as redes de infraestruturas eléctricas do monumento registarem estados de conservação e operacionalidade muito diversos e deficientes, foi também prevista e executada a ligação ao posto de transformação. 803 804 Figuras 6 e 7. Loja e sala polivalente 3.2 Recuperação, conservação e restauro de fachadas e coberturas da Igreja Núcleo central da visita, e no âmbito das intervenções de recuperação de coberturas e fachadas realizadas nos últimos anos no conjunto edificado, está também prevista uma empreitada que abrange a Igreja – composta pela Charola Medieval e pela Nave Manuelina adoçada à primeira no século XVI. Os objectivos são não só a conservação e restauro do conjunto repondo índices de competência construtiva e estética dos diversos elementos, como corrigir situações anómalas que têm provocado perdas de leitura e danos materiais em áreas adjacentes. A intervenção abrange assim os dois volumes da Igreja e estende-se também aos corpos de pequena escala, anexos, mas cujos sistemas de drenagem e impermeabilização interferem com a conservação da Nave e da Charola. Para além da recuperação das coberturas, substituindo o revestimento em telha e reparando pontualmente elementos estruturais e de drenagem, o grande volume de trabalhos prende-se com a conservação e restauro de elementos pétreos das fachadas. A espessa camada biológica que cobre grande parte dos elementos escultóricos impede a sua correcta leitura, ocultando muitos dos pormenores, dificultando também a identificação de outras anomalias assim como a aferição do estado de conservação do material pétreo subjacente. O excepcional relevo e delicadeza do conjunto levou, desde 2002, a duas intervenções que contribuíram para a definição do método e técnicas de execução dos trabalhos que estão na base das Condições Técnicas Especiais que fazem parte do Caderno de Encargos da empreitada. Numa primeira fase, foi desenvolvido o estudo prévio “Conservação da envolvente exterior da Igreja do Convento de Cristo, em Tomar” realizada pelo LNEC. Com base na informação recolhida foi levada a cabo uma segunda fase, entre Novembro de 2009 e Fevereiro de 2010, constituindo uma intervenção prospectiva de limpeza. Esta intervenção teve como objecto uma área assumida como 2tramo piloto” localizado na fachada Norte da Nave, anexo á Charola, que apesar de não constituir a área com maior densidade de colonização biológica, é a de menor dimensão e menos decorada. Permitiu definir o nível de limpeza a atingir (orientador para as restantes superfícies arquitectónicas) e também aferir o real estado de conservação do material pétreo e assim identificar as principais anomalias e definir com rigor os trabalhos a executar. Foram também executadas algumas fixações e consolidações consideradas prioritárias no curso da intervenção. Figuras 8 e 9. Fachadas da Nave e Janela Manuelina 805 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas O diagnóstico registou que o material pétreo – calcário, em que é possível identificar uma diversidade de tipos litológicos, de tons que vão do branco ao amarelado – está num estado de conservação razoável. A distribuição das áreas com maior proliferação biológica (manchas negro acinzentadas e outras com tons vivos de amarelo alaranjado e verde acastanhado) concentra-se essencialmente nas áreas menos expostas á radiação solar e onde se concentra mais humidade, encontrando-se as restantes mais limpas. Este fenómeno origina também a fixação e crescimento de plantas, desencadeando processos físicos e químicos nocivos para o substracto pétreo. Registam-se também diversas alterações nas camadas superiores – carsificação, lascagem, escamação, pulverização, fissuras e erosão generalizada. Pontualmente, existem elementos fracturados. Muitas das juntas não se encontram funcionais, originado infiltração de água para o interior, contribuindo para o aparecimento de escorrências em superfícies com a consequente formação de precipitações carbonatadas. Os vitrais a intervencionar serão todos os que se encontram localizados na Charola e na Nave Manuelina. De acordo com a observação macroscópica realizada, encontram-se com bastante sujidade superficial e com problemas associados a inúmeras patologias que provocam bastante instabilidade. Foram identificados vidros substituídos por placas de acrílico, lacunas e fracturas vidros, áreas com perda de calafetagem por ausência/envelhecimento da massa de vidraceiro, calhas de chumbo sem função e aros oxidados. Os vidros que constituem os vitrais poderão ser de várias espessuras e tonalidades. Figuras 10 e 11. Vitrais da nave O conjunto de vitrais da Charola é constituído por seis janelões, tendo o diagnóstico sido desenvolvido com base no único acessível, que está em mau estado de conservação. O conjunto dos vitrais do coro alto da Nave abrange a rosácea e quatro janelões, numerados de Norte para Sul. Em 2011, durante a ocorrência do tornado, foram arrancados vários painéis que foram substituídos por vidros acrílicos, nomeadamente os vitrais nº2 e nº3, que se apresentam em mau estado de conservação. Em 2018, uma tempestade de ventos fortes provocou o deslocamento do vitral n.º 4 da nave no sentido do exterior, encontrando-se actualmente escorado. A janela Manuelina é constituída por uma janela com caixilho de madeira e vidro, protegida por uma grade em ferro, encimada por uma rosácea em vitral. Os trabalhos a realizar nas fachadas da nave terão como prioridade principal a preservação dos elementos existentes, numa perspectiva da conservação do seu aspecto original, evitando tratamentos que modifiquem irreversivelmente o conjunto do ponto de vista histórico artístico e devolvendo aos visitantes a cabal fruição estética do conjunto. 4 CONCLUSÕES A implementação de um percurso acessível num conjunto monumental classificado como Património Mundial constitui uma necessidade incontornável. Salvaguardando a substância histórica do edificado, é fundamental implementar medidas que permitam um acesso universal abrangendo, tanto quanto possível, todas as áreas fundamentais do conjunto edificado. Para tal, é determinante estabelecer pontos de entrada, percursos, áreas de apoio e saída acessíveis, tirando partido dos espaços existentes devidamente articulados com a necessidade de instalação de meios físicos e mecânicos. 806 Resultado de duas candidaturas a programas de financiamento, foi possível definir o novo percurso de visita ao Convento de Cristo, complementando-o com a reabilitação de espaços anteriormente inacessíveis assim como recuperando elementos fundamentais da construção contribuindo assim para a sua conservação e aumento da área de visita e fruição. REFERÊNCIAS Processos administrativos de projectos e obras, do Convento de Cristo, existentes no arquivo do Departamento de Obras, Projectos e Fiscalização da Direcção Geral do Património Cultural: [1] Convento de Cristo – Projecto aCCesso - Nova Portaria e percurso de visita (Estudo prévio; 2020) [2] Convento de Cristo – Projecto aCCesso - Novas instalações sanitárias (Processo de obra; 2020) [3] Convento de Cristo – Requalificação da Portaria Filipina, espaços conexos e instalações eléctricas (Processo de obra ; 2020) [4] Convento de Cristo - Recuperação, conservação e restauro de fachadas e coberturas da Igreja. (Projecto de execução; 2019) NOTA: o artigo foi escrito de acordo com a antiga ortografia. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 807 808 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas Energy retrofit of traditional building with high thermal comfort and indoor air quality requirements Rui Oliveira, António Figueiredo, Tiago Silva, José Lapa, Claudino Cardoso Associação Casa Passiva, Aveiro, Portugal, [email protected] Paulo Frutuoso Paulo Frutuoso Arquiteto, Porto, Portugal, [email protected] ABSTRACT In Portugal, approximately between two and three million inhabitants are living under energy poverty conditions, in which about 80% of the buildings have poor quality construction currently with high level of degradation, resulting in unhealthful indoor environment conditions. Urban centers have registered a positive trend in the rehabilitation of traditional buildings, intermediated by national and international real estate investments. In this perspective, novel opportunities to adopt new concepts regarding passive rehabilitation and high energy efficiency rising up. However, in this rehabilitation campaigns is mandatory preserve the identity of the buildings, as well as their design and aesthetics. This study presents the rehabilitation of a multi-residential building located in Porto, Portugal. The building was unoccupied along various years, resulting a severe degradation state in the roof and intermediate floors made by wooden structure. Regarding the envelope walls, constituted by granite stone, present a good preservation state in terms of mechanical strength. The thermal design focused on the building thermal performance according to the EnerPhit standard, towards the construction optimisation, in order to achieve the Passive House certification. The rehabilitation strategy followed, towards preserving the exterior aesthetics as well as stone walls and improving the indoor thermal environment were considered: internal thermal insulation, with a particular study of linear thermal bridges; aluminium frame with thermal break and double glazing harmonised with the original aesthetics of the facade; ventilation system with heat recovery; airtightness measures, towards to increase the space heating efficiency and ensuring comfort conditions and indoor air quality. The passive strategies implemented being combined with the use of high-performance active systems, allowed an energy saving of 91%-93% for heating demand and 69%-80% for primary energy demand when compared with a reference building characterised before the intervention. KEYWORDS: EnerPhit; Thermal comfort; Indoor Air Quality; Energy Efficiency 809 810 1 INTRODUCTION In Europe and among all the sectors, buildings are responsible for 40% of the final energy consumptions and 33% of the carbon emissions with an increasing trend. Most of the existing building stock has poor energy performance thus, it is an important target for the reduction of the energy consumption and consequent carbon emissions [1]. In Portugal, the residential sector is responsible for approximately 30% of the total primary energy consumption mainly caused by the large number of existing buildings with weakness on the energy efficiency level [2]. Building refurbishment has been pointed as one of the biggest challenges that Europe is facing. The Directive 2018/844/EU [3] amendment encloses measures and defines strategies that will help accelerate the cost-effective renovation of existing buildings, with the vision of a decarbonized building stock by 2050. A transition towards a clean and secure energy system are the key drivers of the Directive 2018/844/EU [3]. As mentioned in Directive 2018/844/EU [3], an annual average of 3% renovation is needed to achieve the Union’s energy efficiency ambitions in a cost-effective way, considering that every 1% increase in energy savings reduces gas import by 2.6%. Therefore, the objectives of renovating the existing building are extremely important. In Portugal, the thermal code requirements is still far from achieving energy efficient and comfortable buildings. Therefore, many low energy concepts, such as Passive House (PH) or Minergie are regarded as an effective strategy for reducing global energy consumption and greenhouse gas emissions (GHG) to meet these goals, while promoting a construction design that gives primacy to the optimum energy balance, assuring thermal comfort and indoor air quality with an optimal payback. The current reduction needs of buildings’ energy use led worldwide to pursuit the goal of low and very low energy buildings, thus appearing different definitions and concepts. Despite these differences all have in common that very low energy houses have a design that enables low energy demand through: well insulated building envelope for minimal heat losses; compact shape and no thermal bridges for minimal heat losses; energy efficient windows facing sun allowing use of passive solar gains; good airtightness for controlled ventilation and reduction of heat losses and moisture damages [4]. Hence, these buildings have significant lower energy demand than buildings just meeting the mandatory buildings regulations, which typical criteria are 25-50% better than minimum requirements [4]. Besides the obvious benefit of low energy consumption, the very low energy house has many benefits in regard to the comfort and the indoor climate (relates to the air temperature, the mean radiant temperature, the air velocity, the humidity and the activity and clothing of the persons in the interior). A number of voluntary standards for heating energy demand aiming high comfort with minimum consumption have been developed in various countries for residential and non-residential buildings, such as the Passive House standard. 1.1 The Passive House concept Among the major mitigation strategies pointed out to reduce the energy consumption and GHG emissions in the building sector [5] is important to highlight the mitigation option consisting on high performance building envelope, efficient appliances (lighting, heating, cooling and ventilation), that are used as basis in the PH concept. This concept is based on low energy buildings with the following premises: well insulated building envelope without thermal bridges to minimise possible heat losses; compact shape; efficient windows; elevated airtightness with controlled ventilation to reduction excessive heat losses and to avoid possible moisture damages [4]. Combining the PH concept, with renewable energy systems is a consistent pathway to get near and net ZEB (Zero Energy Buildings) challenging goals towards a better environment. Regarding the Passive House requirements the annual heating demand must be in maximum 15 kWh/(m2.a) (with a minimum 811 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas set point temperature of 20°C) or the heating load must be equal or less than 10 [W/m ]; the primary energy is limited to 120 kWh/(m2.a); the airtightness level (n50) is restricted to 0.60 h−1 and thermal comfort must be met for all living areas during winter as well as in during summer, lower than 10% of the hours in a given year over 25°C (for overheating rate evaluating). To achieve these requirements, it entails a high performance thermal envelope combined with a mechanical ventilation system with heat recovery to ensure high indoor air quality [6]. 2 Passive House concept remains the same, independent of different types of climates around the world. However, the construction technology and detailing have to be adapted to the specific climate zone location and specific climatic boundary conditions [7]. Combining insulation levels that fulfill the Passive House standards for heating demand in Southern Europe with the above mentioned strategies, heating loads can be reduced by a factor of 6–12, from 100-200 kWh/(m2.a) to 10-15 kWh/(m2.a) and cooling loads by a factor of 10, from 30 kWh/(m2.a) to 3 kWh/(m2.a) [8]. 1.2 EnerPhit for existing buildings For existing buildings the EnerPhit standard was developed by limiting the annual heating demand to a maximum of 25 kWh/(m2.a), assuming a uniform indoor temperature of 20°C. Moreover, while the primary energy demand is taken equal or lower than 120 kWh/(m2.a) + (QH – 15 kWh/(m2.a) x 1.2), the maximum value of the air tightness level (n50) is considered equal to 1.0 h−1 [6]. In Germany, more than 60,000 Passive Houses have been built since the 1990s [9]. The energy renovation according to the EnerPhit standard are growing [6] and being considered by some authors as one of the fastest growing energy performance standard nowadays [10]. This work focuses the EnerPhit applicability in a multi-residential building located in Porto, Portugal, including insights and challenges towards a sustainable development of the existing building stock. 2 BUILDING RETROFIT ACCORDING ENERPHIT STANDARD 2.1 Case study The thermal performance of a multi-residential building was studied according with EnerPhit standard aiming to show the intervention done during the design phase of its renovation process in order to meet the requirements of the standard. The building under study is located in the historical centre of Porto, characterized by a heating degree-hours equal to 25 kKh/a and the main facade is west orientated (see Figure 1a). The architecture building comprises three elevated floors of residential use and the ground floor level partially for commercial and residential use, with facades covered by ceramic tiles with patrimonial value and other external architectonic features like cornices that have to be preserved and maintained. Thus, the insulation layer has to be executed on the internal side of external walls. The thickness of granite stone walls is approximatively 35 cm for external walls. The interior floors and ceilings were timber structure, which due the several damages these elements were changed by concrete slabs and internal reinforcements to support an additional story. Windows and doors are composed by timber frame and single gazed. The performance of the original building according to the thermal balance of the Passive House concept was studied. Despite the inhabited building and several damages in the original building, an additional building simulation was performed by using the original opaque and translucent envelope for comparison with the retrofitted building. According to the PH concept the multi-residential building was divided in two blocks and analysed separately: Block 1) the apartments in the main facade (west facade); Block 2) backwards apartments (east facade). This division is only for simplicity propose, avoiding the main concerns related with the airtightness of the common areas in the centre of the building (see Figure 1b). A' Kitchen Au=5.79 m2 WC Au=5.09 m2 Kitchen Au=7.34m2 A Living room Au=17.52 m2 Living room Au=29.99m2 Kitchen Au=5.79 m2 Apart 3 T2 Au=58.62m2 A Bedroom Au=10.02 m2 Bedroom Au=10.94 m2 Hall Au=8.04 m2 WC Au=2.01 m2 WC Au=4.96 m2 Circ. Au=2.85m2 Bedroom Au=10.41 m2 Bedroom Au=11.32m2 Bedroom Au= 10.4m2 A' A' e) Apart 2 T1 Au=37.76m2 Hall Au=3.67 m2 Living room Au=13.54m2 Kitchen Au=5.19 m2 Living room Au=17.52 m2 Bedroom Au=10.02 m2 A A c) WC Au=6.31 m2 WC Au=4.96 m2 Bedroom Au= 10.4m2 Hall Au=8.04 m2 Apart 3 T2 Au=58.62m2 WC Au=6.31 m2 Bedroom Au=10.94 m2 Shop Shop a) Apart 2 T1 Au=37.76m2 Hall Au=3.67 m2 Living room Au=13.54m2 Kitchen Au=5.19 m2 WC Au=4.96 m2 Kitchen Au=5.21 m2 Hall Au=3.68 m2 Apart 1 T1 Au=37.77 m2 Bedroom Au=10.40 m2 Living room Au=13.52 m2 A' 812 b) d) f) Figure 1. Case study: a) Existing building front view; b) section plan AA’; c) Ground floor; d) First floor; e) Second floor; f) Third floor. The thermal balance was obtained for each block following the Passive House method and considering each one with a separated internal volume. Block 1 is composed by two apartments with a total treated floor area (TFA) of 151.1 m2, while Block 2 is composed by three apartments with a total TFA of 139.5m2. The thermal balance of the original building was obtained through the calculation application Passive House Planning Package – PHPP9 and the main results are presented in Table 1. The pour indoor conditions and high energy consumption was observed for both blocks. Table 1. Energy performance of the original building. CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.2 Thermal envelope definition In order to accomplish the PH requirements was decided to adapt the original construction by using internal insulation in the main facade to preserve the exterior ceramic tiles and cornices. The thermal characteristics of the main constructive solutions are detailed in Figure 2. Figure 2. Constructive solutions: a) ground floor slab (U-value 0.28 W/(m2.°C)); b) Roof slab (U-value 0.20 W/(m2.°C)); c) front exterior wall (U-value 0.31 W/(m2.°C)); d) rear exterior wall (U-value 0.14 (W/m2.°C)); e) neighbour wall (U-value 0.25 W/(m2.°C)); f) Interior wall to unheated zone (U-value 0.23 W/(m2.°C)). The thermal characteristics of the new double glazing windows have a thermal transmission coefficient Uw,installed = 1.33 W/(m2.°C) for west oriented (block 1) windows and Uw,installed = 5.21 W/(m2.°C) for east oriented windows (block 2). These values take into to account the frame (Uf), thermal bridge glass edge (Ψg) and the thermal bridge installation (ΨInstall). The solar heat gain coefficient is 0.59. Internal blinds and external roller shutters were used for solar protection. 2.3 Linear thermal bridges calculations The retrofit measures also included a detailed study of all constructive connections to minimise the energy losses through thermal bridges. Increasing the thermal insulation thickness and keeping a continuous insulation layer could minimise almost constructive connections. A total of 44 linear thermal bridges potential were analysed with THERM7® software, in accordance with EN ISO 10211:2007 [12] complying with the Ψ value≤0.01 W/(m.°C) as recommended by PH. Furthermore, no condensation risk on the elements was observed (frsi≤0.55 – internal surface temperature factor). As example, two linear thermal bridges are detailed in Figure 3. 813 814 a) b) Figure 3. Isotherm’s temperature of linear thermal bridge: a) Roof-wall connection (Ψ-value -0.039 W/(m.°C)); b) window-wall connection (Ψ-value -0.063 W/(m.°C)). 2.4 Mechanical systems and airtightness To achieve the Passive House requirements, according to the EnerPhit standard, a ventilation system with heat recovery (MVHR) is needed to guarantee the housing thermal comfort and the indoor air quality. The heat recovery system, composed by individual systems for each apartment with 75% efficiency was defined. The ventilation system was designed to supply fresh air into the main rooms and to extract air from kitchens and toilets, taking advantage from the cross-ventilation principle. A schematic layout of the ventilation system is present in Figure 4. Figure 4. Mechanical ventilation system network of third floor. The indoor thermal comfort (20°C≤Tint≤25°C) is ensured due the control of the indoor environment by the MVHR and individual air conditioning systems for auxiliary heating or cooling. For domestic hot water, individual heat pumps with an individual storage tank were defined and located inside of thermal envelope. The performance of the MVHR was assured through the envelope airtightness. To assure the building airtightness, besides the use of renders and plasters, the singular points are revised with airtightness components and sealing adhesive. The challenge of guarantee the airtightness levels is clarifying and training workmanship to assure quality control, different teams of workers for installation of window systems and ventilation units, as well as all building interfaces that could compromise the airtightness. For this purpose, two representative apartments are chosen to explain and train workers for installation details and guarantee the construction quality control. Afterwards, a blower door pressure test is carried out to detect fragile interfaces, air leakages and also used in the scope of the training activities in order to comply with a maximum of air change rate value of n50 ≤ 1.0 h-1. 815 CONREA’21 O Congresso da Reabilitação Livro de Atas 2.5 Thermal balance results The thermal balance of the two retrofitted blocks were performed to attain the EnerPhit requirements (see Figure 5). For design reasons, the value of air change rate n50 was defined as the maximum of 1.0 h-1 and 5.0 h-1 (typical value in traditional buildings) for EnerPhit and original approach, respectively. For the proposed interventions it was achieved the Enephit requirements for both blocks. The heating demand of block 1 was 9 kWh/(m2.a) and 7 kWh/(m2.a) for block 2, complying with the limit value of 25 kWh/(m2.a). A significant reduction of the heating demand was observed in comparison with the original building, decreasing 93% and 91% for block 1 and block 2, respectively. In respect of indoor thermal comfort during the summer, both blocks presented an overheating rate above 10%. For that reason, the air conditioning system with high energy efficiency can reduce the excess of high indoor temperatures, which conducted to 7 kWh/(m2.a) of cooling demand in Block 1, while block 2 had 8 kWh/(m2.a), complying with cooling demand limit of 10 kWh/(m2.a). Moreover, the condensation risk of both blocks was estimated, and the results show that the retrofit measures allow the reduction of the indoor water vapor by 63% in block 1 and 71% in block 2, in comparison with the original building. The primary energy savings were approximately 80% in block 1 and 69% in block 2. 400 Original Enerphit 350 300 250 200 150 100 Enerphit limit 25 kWh/(m2.a) 50 Primary Energy demand [kWh/(m2.a)] Heating demand [kWh/(m2.a)] 400 300 250 200 150 50 0 Block 1 Block 1 Block 2 Block 2 35 Original Enerphit 30 30 25 25 Humidity rate (%) Overheating rate (%) Enerphit limit 120 kWh/(m 2.a) 100 0 35 Original Enerphit 350 20 15 10 Enerphit limit (10%) 5 Original Enerphit 20 15 Enerphit limit (12%) 10 5 0 0 Block 1 Block 2 Block 1 Block 2 Figure 5. Thermal balance results for both blocks: heating demand; primary energy demand; overheating rate and humidity rate. To understand the impact on energy performance regarding the retrofit measurements in both blocks, an individual analysis by the implementation of thermal insulation, windows, ventilation and thermal bridges minimisation was conducted using the original building as reference (see Table 2). The results show that the increasing of thermal insulation have a significant impact of energy saving in both blocks with a reduction above 49% and 35% for heating demand and primary energy demand, respectively. Consequently, the thermal bridges minimisation was affected by implementation of thermal insulation with energy savings above 19% for heating demand and 15% for primary energy demand. The impact of windows and ventilation is lower for the global performance of both blocks. However, these interventions have a significant impact for thermal comfort, superficial condensation absence and great indoor air quality. 816 Table 2. Energy savings by each intervention in block 1 and block 2. 3 CONCLUSIONS The versatility of the PH concept and its application in different types of architecture in the Portuguese climate has been demonstrated by the scientific studies, as well as by the building stock compliant with its requirements. In this paper, the retrofit of an existing multi-residential building was assessed by using the EnerPhit requirements. Several interventions were performed by the application of high thermal insulation, high performance windows, thermal bridges free and the incorporation of ventilation system with heat recovery. Such retrofit measures revealed an exceptional decreasing on heating demand (91%-93%) and primary energy demand (69%-80%). In addition, the thermal insulation presented an important intervention for the retrofit of existing buildings, indicating the major energy savings of 49%-65% for heating demand. The EnerPhit application proved that is possible to achieve high thermal performance complying with the PH demanding requirements for existing building stock in Portugal. However, it is necessary the development of Portuguese national requirements for high efficiency retrofits, capable of being applied to thousands of existing buildings, in order to effectively contribute to the significant reduction of energy consumption and GHG emissions, according to the European goals for 2050. ACKNOWLEDGEMENTS Authors would like to thanks to the building owner for their contribution in all process and allowing the use of the results for sharing with the community. REFERENCES [1] European Commission. COMMUNICATION FROM THE COMMISSION TO THE EUROPEAN PARLIAMENT, THE COUNCIL, THE EUROPEAN ECONOMIC AND SOCIAL COMMITTEE AND THE COMMITTEE OF THE REGIONS - A Roadmap for moving to a competitive low carbon economy in 2050. Eur Comm Brussels 2011. [2] Directive 2002/91/EC. Directive 2002/91/EC of the European Parliament and of the Council of 16 December 2002. Off J Eur Union Eur Commision 2002:65–71. doi:10.1039/ap9842100196. [3] Directive 2018/844/EU. Directive 2018/844/EU of the European Parliament and of the Council of 30 May 2018. Off J Eur Union 2018:75–91. [4] IEE. Very Low-Energy House Concepts in North European Countries 2012. [5] IPCC. Working Group III: Mitigation of Climate Change. Intergov Panel Clim 2014. [6] PHI. Passive House Institute 2021. https://passivehouse.com (accessed November 25, 2019). [7] Schnieders J. Passive Houses in South West Europe. 2009. [8] Schnieders J, Wagner A HH. Certification as a European Passive House planner. 13th Int Passiv House Conf 2009. [9] Passipedia. Built examples. 2021. https://passipedia.org/examples (accessed March 15, 2021). [10] Mcleod R, Hopfe C, Rezgui Y. An investigation into recent proposals for a revised definition of zero carbon homes in the UK. 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