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Caracterización, evaluación y recuperación estructural de edificios históricosCaracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricasCharacterization, evaluation and structural recovery of historic buildings
BoletínTécnico
11
INTERNACIONALINTERNACIONAL
Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción - ALCONPAT Int.
Elaboración de:
Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde & Humberto Varum
publicação dos 10 primeiros textos lançados em forma de fascículos seriados, cuja série ou coletânea se denomina “O QUE É NA CONSTRUÇÃO CIVIL?”.Se tratam de textos conceituais visando o nivelamento do conhecimento sobre as principais “palavras de ordem” que hoje permeiam o dinâmico setor da Construção Civil, entre elas: Sustentabilidade, Qualidade, Patologia, Terapia, Profilaxia, Diagnóstico, Vida Útil, Ciclo de Vida, e outras, visando contribuir para o aprimoramento do setor da construção assim como a qualificação e o aperfeiçoamento de seus profissionais.Por ter um cunho didático, os diferentes temas são abordados de modo coerente e conciso, apresentando as principais etapas que compõem o ciclo dos conhecimentos necessários sobre aquele assunto. Cada fascículo é independente dos demais, porém o seu conjunto constituirá um importante referencial de conceitos utilizados atualmente na construção civil. Estes textos foram escritos exclusivamente por membros da ALCONPAT, selecionados pela sua reconhecida capacidade técnica e científica em suas respectivas áreas de atuação. Os autores possuem vivência e experiência dentro de cada tópico abordado, através de uma participação proativa, desinteressada e voluntária.O coordenador, os autores e revisores têm doado suas valiosas horas técnicas, seus conhecimentos, seus expressivos honorários e direitos autorais à ALCONPAT Internacional, em defesa de sua nobre missão. Estima-se essa doação em mais de 550h técnicas de profissionais de alto nível, a uma média de 50h por fascículos, acrescidas de pelo menos mais 220h de coordenação, também voluntária.Todos os recursos técnicos e uma visão sistêmica, necessários ao bom entendimento dos problemas, estão disponíveis e foram tratados com competência e objetividade, fazendo desta coletânea uma consulta obrigatória. Espera-se que esta coletânea venha a ser amplamente consultada no setor técnico-profissional e até adotada pelas Universidades Ibero-americanas.Esta coletânea é mais um esforço que a ALCONPAT Int. realiza para aprimoramento e atualização do corpo docente e discente das faculdades e universidades, assim como para evolução dos profissionais da comunidade técnica ligada ao construbusiness, valorizando indistintamente a contribuição da engenharia no desenvolvimento sustentado dos países Ibero-americanos.
PREFÁCIO
Com o grande desenvolvimento atual dos meios de comunicação e de transporte, há efetiva possibilidade e necessidade de integração dos profissionais dos países Ibero-americanos, conscientes de que o futuro inscreve-se numa realidade social onde o conhecimento científico e o desenvolvimento tecnológico são as ferramentas corretas a serem utilizadas em benefício da sustentabilidade e qualidade de vida de nossos povos.É missão e objetivo da ALCONPAT (Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción) ser um forte instrumento de união, desenvolvimento e difusão dos conhecimentos gerados pela comunidade da construção civil, com foco nos materiais e na gestão da qualidade de obras em andamento, no estudo dos problemas patológicos, na manutenção, recuperação e proteção do enorme patrimônio construído e na prevenção de falhas de projeto e construção em obras novas. Desde sua fundação no ano de 1991 em Córdoba, Argentina, os membros da ALCONPAT Internacional e de suas delegacias e entidades nacionais, vêm organizando cursos, seminários, palestras e, nos anos ímpares o tradicional e reconhecido congresso científico CONPAT, já realizado de forma itinerante em doze diferentes países de Ibero-américa.Com o objetivo de fortalecer essa integração e valorizar ainda mais a Construção Civil desses países, a ALCONPAT instituiu, em 2011, a “Comisión Temática de Procedimientos Recomendables” sob a profícua coordenação do Prof. Dr. Bernardo Tutikian, ora reconduzido á essa coordenação pela Presidente Profa. Angélica Ayala, eleita na Assembléia Geral do Conselho Diretor ocorrida em Lisboa durante o CONPAT2015, para o período 2015-2017.Essa Comissão tem o objetivo de levantar temas de interesse da comunidade, buscar um especialista que se disponha a pesquisar e escrever sobre o assunto, voluntariamente, e divulgar esse conhecimento na comunidade Ibero-americana. O conteúdo deve ser claro, objetivo, com bases científicas, atualizado e não muito extenso, fornecendo a cada leitor profissional as bases seguras sobre um tema específico de forma a permitir seu rápido aproveitamento e, quando for o caso, constituir-se num ponto de partida seguro para um desenvolvimento ainda maior daquele assunto.O resultado dessa iniciativa foi cristalizado com a
Mérida - México, dezembro de 2015
Prof. Bernardo TutikianCoordinador Comisión Temática de Procedimientos Recomendables
Prof. Paulo HelenePresidente de Honor ALCONPAT Internacional
Junta Directiva de ALCONPAT Internacional (bienio dez.2015/dez. 2017):
Presidencia: Profa. Angelica Piola AyalaPresidencia de Honor: Prof. Paulo Helene Vicepresidente Administrativo: Arq. Margita KliewerVicepresidente Técnico: Profa. Pedro Garcés TerradilosSecretario Ejecutivo: Prof. José Manuel Mendoza RangelDirector General: Dr. Pedro Castro BorgesGestor: Prof. Dr. Bernardo Tutikian
Sede permanente ALCONPAT:
CINVESTAV Mérida México Dr. Pedro Castro Borgeshttp://www.alconpat.org
Presidente Congreso CONPAT 2017
Arq. Margita Kliewer
Comisiones Temáticas:
Publicaciones Dr. Pedro Castro BorgesEducación Profa. Liana Arrieta de BustillosMembrecía Prof. Roddy CabezasPremiación Profa. Angélica Piola AyalaProcedimientos Recomendables Prof. Bernardo TutikianRelaciones Interinstitucionales Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva FilhoHistoria ALCONPAT Prof. Dante DomeneBoletín de Notícias Arq. Leonardo López
Missão da ALCONPAT Internacional:
ALCONPAT Internacional es una Asociación no lucrativa de profesionales dedicados a la industria de la construcción en todas sus áreas, que conjuntamente trabajan a resolver los problemas que se presentan en las estructuras desde la planeación, diseño y proyecto hasta la ejecución, construcción, mantenimiento y reparación de las mismas, promoviendo la actualización profesional y la educación como herramientas fundamentales para salvaguardar la calidad y la integridad de los servicios de sus profesionales
Visão da ALCONPAT Internacional:
Ser la Asociación de especialistas en control de calidad y patología de la industria de la construcción con mayor representatividad gremial y prestigio profesional reconocido internacionalmente, buscando siempre el beneficio social y el óptimo aprovechamiento de los recursos humanos, materiales y económicos para la construcción de estructuras sustentables y amigables con el medio ambiente.
Valores de ALCONPAT Internacional:
Ciencia, Tecnología, Amistad y Perseverancia para el Desarrollo de América Latina.
Objetivos da ALCONPAT Internacional:
ARTÍCULO 1.2 del Estatuto. ALCONPAT se define como una asociación sin fines de lucro, cuyos fines son: a) Contribuir al desarrollo científico y técnico de toda la comunidad Latinoamericana relacionada con la construcción y sus materiales, con énfasis en la gestión de la calidad, la patología y la recuperación de las construcciones. b) Actuar como un interlocutor cualificado, tanto de la propia sociedad civil como de sus poderes públicos representativos. c) Promover el papel de la ciencia y la tecnología de la construcción y sus materiales, y contribuir a su difusión como un bien necesario que es para toda la sociedad Latinoamericana y Iberoamericana.
INTERNACIONAL
Em termos gerais, construções históricas
(CH) podem ser definidas como um grupo de
construções que sendo fator de identidade de um
povo, apresentam um substancial valor cultural
para a sociedade. Contudo, o valor cultural de
uma construção não deve ser associado a um tipo
específico de método construtivo, ou ao tamanho
e complexidade do monumento, mas pode estar
relacionada com a idade desta construção e o papel
que ela desempenhou para o desenvolvimento de
sua sociedade (CIB, 2010).
Ao contrário das construções contemporâneas,
em que as propriedades estruturais de seus
componentes e de seus materiais serem
exaustivamente estudadas, além do fato que boa
parte dos esforços científicos atualmente estão
focados para desenvolvimento de novos materiais
e sistemas estruturais para aplicações futuras nas
construções, as CH constituem ainda um campo
pouco explorado. Muitos dos métodos construtivos e
dos materiais empregados nas CH não apresentam
seus comportamentos conhecidos, o que dificulta a
preservação e reabilitação destas construções.
Assim, estudar as CH é interessante não só como
contribuição direta para a valorização e preservação
da memória de uma determinada sociedade,
como também permite o desenvolvimento de
técnicas de reabilitação para estas construções
que, quando eficazmente aplicadas, permitem a
recolocação destas construções como parte ativa
em suas comunidades, e assim para a redução da
necessidade de construção de novas estruturas.
ALCONPAT Internacional
Boletín Técnico
Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción
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Esequiel Mesquitaa Esmeralda Paupériob António Arêdec
Humberto Varumd
Caracterización, evaluación y recuperación estructural de edificios históricos
Caracterização, avaliação e recuperação estruturalde construções históricas
Characterization, evaluation and structural recovery of historic buildings
1. Introdução
a Eng. Civil, Doutorando em Engenharia Civil na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal. E-mail: e.mesquita@fe.up.ptb Eng. Civil, Instituto da Construção, Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal.E-mail: pauperio@fe.up.pt c Doutor, Professor Associado na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal. E-mail: aarede@fe.up.pt d Doutor, Professor Catedrático na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal. E-mail: hvarum@fe.up.pt
ALCONPAT Int.
4 Boletín Técnico 11
Neste documento, pretende-se apresentar uma
proposta de avaliação estrutural para as CH que
contemple desde a etapa de análise documental
até a caracterização da estrutura e a definição de
medidas de recuperação, contemplando assim o
ciclo da reabilitação e, se necessário, com recurso
à monitorização. Ressalta-se neste documento que
a reabilitação estrutural deve ser entendida como o
processo de manutenção, recuperação e conservação
das CH com foco para reinserção destas construções
na componente ativa das cidades.
O método apresentado no presente Boletim
Técnico: Caracterização, avaliação e recuperação
estrutural de construções históricas – será abordado
com recurso aos casos de estudos desenvolvidos
no âmbito do trabalho desenvolvido pelo Instituto
da Construção da Faculdade de Engenharia da
Universidade do Porto (IC-FEUP), como forma
de tornar o mais compreensível os conceitos
apresentados da realidade a ser praticada.
2. Construções históricas: uma classe especial de estruturas a serem protegidas
Figura 1. (a) Construções históricas à margem do Rio Douro, em Porto, e (b) Coliseu Romano, Roma, Itália.
As CH desempenham um papel relevante na
sociedade contemporânea. Isso porque elas são a
representação física de parte da história de suas
comunidades e, por vezes, evidenciam, além da vida
cotidiana das comunidades passadas, os avanços
no desenvolvimento da história da humanidade.
Estas construções podem ter um valor de conjunto,
como o centro histórico da cidade do Porto, formado
por um conjunto de casas vernaculares datadas
algumas do século XIII, ou valor individual, como o
Coliseu Romano, que por si só é um denso registro
das atividades desenvolvidas na atual região da
Itália entre os séculos I e VI (Figura 1).
A valorização do património cultural imóvel
associado aos critérios de autenticidade tem
motivado nas CH o desenvolvimento de técnicas
de apoio à manutenção, recuperação e conservação
destas construções. Contudo, nas últimas décadas,
a inclusão destas construções como parte ativa das
cidades tem acelerado ainda mais este processo de
preservação (LOURENÇO, 2014).
Reabilitar as CH e torná-las parte ativa no
contexto econômico local, seja na forma de museus
ou na forma de hotéis, ou ainda de restaurantes
ou residências, e assim pode ser uma grande
oportunidade de desenvolvimento econômico para
suas comunidades. Na Europa, o turismo cultural
tem uma grande importância no sector económico.
Assim, considerar as CH (independentemente de
serem tombadas ou não) como estruturas frágeis,
vulneráveis ou símbolo do atraso, constitui uma
visão bastante equivocada das potencialidades
destas construções que, uma vez bem mantidas,
podem apresentar critérios de segurança, iguais ou
até superiores aos das construções contemporâneas.
Um estudo realizado por Varum et al. (2006)
demostrou que técnicas de reforço estrutural podem
Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas
Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 5
ser aplicadas à CH de modo a não comprometerem
as características construtivas da construção e
garantir que os limites de segurança da construção
estejam dentro dos limites de segurança aceitáveis
para os códigos atuais.
Neste sentido, o processo de reabilitação das CH
é interessante por que permite a adequação destas
construções às novas necessidades dos usuários, e
reduz a necessidade de que novos edifícios sejam
construídos, colaborando para a valorização da
cultura local e para a sustentabilidade, através
da preservação destas construções, contribuindo
ainda para o desenvolvimento e fortalecimento do
turismo regional.
A fim de concorrer para a preservação das
CH, agências governamentais e organizações
internacionais, como a UNESCO, por exemplo,
que classifica e reconhece o valor cultural destas
construções para a humanidade, têm desenvolvido
políticas relacionadas a salvaguarda do patrimônio.
Todavia, discussões sobre as práticas de conservação
de CH não são recentes, pois em 1931, na Carta de
Atenas, foram abordados diretrizes para a proteção
os monumentos históricos (LOPES & CORREIA,
2014).
Na Carta de Atenas foi defendida a importância
da manutenção e reabilitação dos edifícios
históricos sem discriminação quanto ao estilo
arquitetônico, bem como salientada a importância
da conscientização internacional para preservação
destes (LOPES & CORREIA, 2014).
Em 1964, três décadas após a Carta de Atenas,
foi redigida a Carta de Veneza que mantém
uma atualidade notável. Esta carta reafirmou
a importância de procedimentos adequados
na preservação e reabilitação de monumentos
históricos, incluindo a concepção de que
monumentos históricos podem ser, para além de
construções imponentes, um conjunto de modestas
construções que, com o tempo, adquiriram um
significado cultural (LOPES & CORREIA, 2014).
Em consequência do estado de implementação
das políticas relacionadas a salvaguarda do
patrimônio histórico, em 1972, a degradação das
CH foi o tema principal da Convenção da UNESCO
sobre a Proteção do Patrimônio Mundial Cultural e
Natural, que resultou na entrega de propostas de
desenvolvimento científico no âmbito da proteção
do património (UNESCO, 1972).
Em 1994, a Carta do Villa Vigoni, preconizava
que especial atenção e prioridade deveria ser dada à
conservação de CH de caráter religioso, em especial
a templos especificamente católicas. Porém, no
mesmo ano, no Japão, foi redigida a Carta do Nara
sobre autenticidade, garantindo a diversidade
cultural, considerando que o património de cada
um é o património de todos (ICOMOS, 1994).
Como passo de avanço nas políticas de
preservação das CH, em 2000, na Carta de Cracóvia
pela primeira vez é referida explicitamente a
reabilitação estrutural. Este documento salienta
que, para a adoção de medidas de manutenção
e reparos, é necessário realizar um plano de
reforço voltado para proteção de longa data e
conservação das CH. Recomenda ainda que a
equipe de intervenção seja multidisciplinar e que
a reconstrução de parte representativa das CH seja
evitada, devendo, sempre que possível, preservar os
aspetos originais dos interiores (ICOMOS, 2000).
Com o objetivo de fornecer diretrizes gerais
para a conservação e restauro estrutural das CH,
o ICOMOS (2003) recomenda uma metodologia de
avaliação estrutural baseada em quatro etapas
fundamentais, que são: 1) coleta de dados, 2)
caracterização estrutural, 3) diagnóstico e 4) adoção
de medidas preventivas e de reparação (Figura
2). Adicionalmente, neste mesmo documento, o
ICOMOS recomenda que em todas as situações
em que medidas de recuperação ou reforço sejam
necessárias, as características construtivas
originais da construção intervencionada devem
ser preservadas, considerando não apenas a
aparência estética, mas também a compatibilidade
e a reversibilidade entre a medida de intervenção
adotada e o sistema construtivo da construção
em processo de intervenção. Este documento
salienta, que os materiais estruturais e as técnicas
tradicionais de construção fazem parte do valor
cultural de uma construção, à semelhança do
que acontece para os elementos decorativos e
arquitetónicos.
Mais recentemente, em 2011, a Carta de Madrid
(ICOMOS, 2011) reconhece a importância das
construções históricas da idade contemporânea,
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6 Boletín Técnico 11
3. Método de avaliação estrutural de construções históricas
Figura 2. Metodologia de avaliação estrutural para construções históricas proposta pelo ICOMOS.
alargando o conceito de patrimônio, de modo
a contribuir para preservação de construções
também do século XX. É importante salientar que
a Carta de Madrid teve um impacto muito maior
para sociedades mais recentes, como é o caso dos
países da América, que essencialmente tiveram o
início após o século XVI, do que em sociedades mais
antigas, como é o caso da Europa, e que de fato veio
a contribuir para o reconhecimento do valor cultural
destas construções e para o desenvolvimento
de políticas de conservação ligadas ao
patrimônio contemporâneo.
Contudo, mesmo havendo diretrizes
internacionais que abordem o tema da proteção
do patrimônio histórico, é válido ressaltar que
as políticas de salvaguarda variam de região pra
região, de acordo com o entendimento e grau de
consciência da sociedade sobre a necessidade de
proteção das CH. Assim sendo, a metodologia aqui
proposta deve ser adaptada, sempre que houver
necessidade, aos critérios das políticas locais de
salvaguarda do patrimônio.
Um método de avaliação da segurança estrutural
das CH, com recurso a técnicas de monitorização,
é apresentada na Figura 3. Logo, os conceitos de
monitorização (ver NERY, 2013) são incorporados
ao processo de avaliação, e ainda, especial
consideração é dada à questão da compatibilização
entre as técnicas de recuperação propostas e as
características originais do sistema estrutural bem
como ao critério de reversibilidade. É valido salientar
que neste documento a monitorização estrutural
deve ser entendida como o processo de aquisição de
dados sobre a ocorrência de um determinado dano,
bem como sobre sua progressão, através do uso
de sistemas sensoriais não-destrutivos em tempo
contínuo. É importante referir que os mecanismos
adicionais de aquisição de informações sobre as
propriedades da CH avaliada são baseado na
utilização de ensaios não-destrutivos, como forma
de minimizar a intrusão do processo de avaliação
estrutural nessas construções.
O método de avaliação estrutural (Figura 3) de
CH apresentada neste boletim será descrita com
recurso exemplificativo a casos de estudo de caso
desenvolvido pelo IC-FEUP, como forma de tornar
mais evidente e claro os passos a serem adotados no
processo de avaliação estrutural.
Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas
Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 7
Figura 2. Metodologia de avaliação estrutural para construções históricas proposta pelo ICOMOS.
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3.1 Análise documental
3.2 Inspeção
A primeira etapa do processo de avaliação
estrutural de uma CH constitui-se pela análise
documental, que tem por objetivo recolher
informações sobre o histórico da estrutura, de
modo abranger desde sua construção até possíveis
intervenções realizadas, que possam auxiliar as
etapas futuras de trabalho da equipe técnica.
A realização desta etapa é importante, por que
o levantamento destas informações são utilizados
para situarem a equipe técnica quanto a localização
do edifício, suas dimensões, tipologia, etc. E no
caso de existência de relatórios técnicos, é possível
coletar em tempo hábil informações sobre as
propriedades da estrutura. Em adição, informações
sobre o histórico da construção e sua relação com
a comunidade local auxiliarão a equipe técnica
no entendimento a cerca do valor cultural da
construção, e, consequentemente, na definição do
nível de intervenção a ser realizada ou estabelecer
limites de alterações que possam ser realizados
nos elementos estruturais sem que a memória
construtiva do edificado seja alterada.
É nesta etapa em que as informações históricas
sobre a CH a ser inspecionada são recolhidas,
fornecendo subsídios que possibilitarão à equipe
técnica o planejamento adequado sobre a realização
da inspeção estrutural, e ainda se anteverem
quanto as situações que poderão encontrar durante
a etapa de inspeção
Para que uma avaliação estrutural seja
bem-sucedida deve-se conhecer em detalhes os
elementos componentes dos sistemas estruturais,
bem como seu funcionamento. Assim, a etapa de
“Inspeção” (Figura 4) é fundamental à aquisição
de informações gerais sobre o estado atual de
conservação da estrutura, bem como permite a
validação das informações recolhidas durante a
Figura 4. Realização da inspeção técnica na laje de cobertura da Igreja de Santo António, Portugal (Fonte: ARÊDE et al., 2015).
etapa de “Análise documental”.
A inspeção deve ser realizada por um corpo
técnico multidisciplinar, como recomenda a Carta
de Cracóvia (ICOMOS, 2000). Esta equipe de
avaliação, deverá ser montada de acordo com as
necessidades da obra, incluindo, essencialmente,
profissionais da área da engenharia, arquitetura e
arqueologia, que devem visitar toda a construção
podendo, depois, só avaliar parte da estrutura. A
equipe técnica multidisciplinar tem como principal
objetivo fornecer informações, de acordo com suas
respetivas áreas de estudo, que caracterizem a
construção e o seu valor patrimonial, bem como
auxiliar no estabelecimento das propostas de
caracterização e recuperação dos elementos
constituintes dos sistemas estruturais da CH
avaliada.
Nesta etapa, especial atenção deve ser dada aos
sistemas estruturais, às seções e vãos dos elementos
e, naturalmente, aos materiais que os executam.
Paralelamente deverá ser feito um mapeamento
dos danos e de informações adicionais sobre a
estrutura que se considerem relevantes.
De modo sumarizado, pode-se dizer que a etapa
Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas
Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 9
3.3 Monitorização estrutural de HC
de inspeção tem por objetivos promover:
a. a observação global do estado da construção;
b. a validação das características geométricas da
construção obtidas durante a etapa de “Análise
documental”;
c. a validação do funcionamento do sistema
estrutural;
d. a identificação dos métodos construtivos e dos
materiais utilizados, incluindo a identificação e
diagnóstico dos danos.
Com base na informação obtida na etapa de
inspeção, poderá seguir-se ou não ao planejamento
de qual sistema de monitorização deverá ser
implementado na CH, e, nomeadamente, que tipos
de grandezas serão mensuradas e seguir com uma
caracterização mais detalhada das componentes
estruturais e seus materiais, quando for o caso.
Adicionalmente, é durante a “Inspeção” que ensaios
preliminares não-destrutivos podem ser realizados,
como forma de adquirir informações mais específicas
que auxiliem no processo da avaliação estrutural. Em
geral, é ainda durante a “Inspeção” que um registo
fotográfico é realizado, não só dos danos observadas,
mas também dos detalhes que caracterizam a CH.
Deve-se ressaltar que a inspeção não deve ser
encarada como uma única etapa a ser realizada no
início dos trabalhos de avaliação estrutural das CH,
devendo-se recorrer a ela sempre que necessário.
Contudo, a partir das informações levantadas
durante a “Análise documental” é possível otimizar
o número de visitas necessárias. Maiores detalhes
sobre a realização de inspeção em construções
históricas podem ser consultados em Paupério
et al. (2013).
A inclusão de ferramentas de monitorização no
âmbito da avaliação estrutural de CH é motivada,
principalmente, pelas características não-intrusivas
de seus sistemas sensoriais e necessidade em se
acompanhar o comportamento destas construções
ao longo do tempo. Desta forma, o tempo necessário
para realização de uma potencial intervenção será
reduzido, uma vez que a utilização da monitorização
como ferramentas de apoio a aquisição de
conhecimento sobre o comportamento dos sistemas
estruturais poder fornecer informações sobre o
estado atual de desenvolvimento de um dano.
No método de avaliação estrutural de CH
apresentado na Figura 3, é possível observar o
relevante papel que um sistema de monitorização
pode apresentar para um processo de avaliação
estrutural, em que o sistema de monitorização
fornece informações para as diversas etapas do
processo de avaliação (caracterização, modelagem,
análise estrutural, análise de risco e intervenção).
Todavia a decisão sobre a implementação ou não
de um sistema de monitorização em uma CH
depende de vários fatores, entre os quais destacam-
se: a natureza e intensidade do dano, as incertezas
envolvidas sobre o estado de desenvolvimento do
dano, da necessidade de validação da eficiência da
intervenção realizada e dos recursos disponíveis, e
é uma decisão que deve ser tomada em acordo com
todas as partes envolvidas no processo de avaliação
estrutural, inclusive os proprietários.
No caso de decisão afirmativa sobre a
implementação de um sistema de monitorização,
escolher que tipo deve ser implementado numa
construção requer, para além de experiência
dos técnicos responsáveis, uma boa pesquisa de
mercado sobre os tipos de sensores disponíveis
para uma dada aplicação e a observância de
seus prós e contras. Ainda, é fundamental o
estabelecimento de um determinado nível de
resposta do sistema requerido pelo usuário, pois
a utilização de ferramentas de monitorização,
além de serem utilizadas como mecanismo para o
acompanhamento da evolução dos danos e medição
de respostas estruturais provocadas por eles
numa etapa de diagnóstico, é também muito bem-
vinda para aplicação em CH em ótimo estado de
conservação para fins de deteção do surgimento de
danos, ou ainda para a realização de estudos sobre
a predição da vida útil estrutural.
Desse modo, como forma de orientar os
proprietários e os técnicos sobre a escolha quanto
do sistema de monitorização, uma metodologia de
classificação é apresentada na Tabela 1
Quanto maior for o nível de resposta requerido
ALCONPAT Int.
10 Boletín Técnico 11
Nível Objetivo Fornece informações sobre:1 Emergência de danos identificação da ocorrência do dano
2 Localização dos danos surgimento dos danos e localização
3 Caracterização dos danosgeometria e intensidade dos danos, além das informações oferecidas pelos níveis anteriores
4 Caracterização do risco estruturalo estado atual da estrutura tendo em conta a ocorrência dos danos e sua influência na segurança estrutural, em somatório com as informações dos níveis anteriores
5 Predição da vida útil
a previsão do comportamento da estrutura, para um dado intervalo de tempo, tendo em conta os danos detetados no atual momento e suas respetivas evoluções e consequências pra segurança estrutural
Tabela 1. Classificação dos sistemas de monitorização de acordo com o nível de resposta.
pelos usuários, maior será a variabilidade dos
sensores a serem empregados, bem como o número.
Aplicações que almejem o nível 1, por exemplo,
basicamente são constituídos pela utilização de
acelerômetros, em que alterações bruscas nas
respostas da frequência natural da estrutura
podem indicar alterações nas propriedades do
sistema estrutural em estudo. Enquanto sistemas
classificados no nível 3 requerem sensores mais
específicos e localizados.
3.4 Caracterização estruturalA etapa de “Caracterização estrutural” tem por
finalidade recolher informações mais específicas
sobre as características da CH que devem ser
levadas em conta na avaliação estrutural, para
proposição de um plano de recuperação. Assim,
neste boletim, a etapa de caracterização foi dividida
em três subgrupos conforme mostrados da Figura
3, todavia, a caracterização deve ser realizada em
função dos danos observados na etapa de inspeção,
podendo englobar mais fatores (além dos três
mencionados) ou ser mais específica em torno de
algum deles.
Os resultados obtidos pela caracterização devem
ser usados, de forma a complementar às informações
recolhidas quer pela “Análise documental”, quer
durante a “Inspeção”, podendo servir como base
para uma eventual construção de um modelo
numérico, quando for o caso.
A “Caracterização estrutural” é a etapa do
processo de avaliação de uma estrutura em que
a prioridade é a aquisição de informações sobre
o funcionamento do sistema estrutural e sobre
as propriedades resistentes destes componentes.
Para tal, tanto ensaios estáticos quanto dinâmicos
(Figura 5) podem ser utilizados, ou ainda aplicações,
com consideração sempre a métodos não destrutivos,
mais específicas de caracterização, como as sub-
tarefas apresentadas na Figura 3, nomeadamente:
“Caracterização geométrica”, “Caracterização de
danos” e “Caracterização material.”
Um exemplo prático de caracterização estrutural
pode ser encontrado em Costa et al. (2012) em que
o Mercado do Bolhão, em Porto, teve sua estrutura
avaliada (Figura 6.a). Neste caso de estudo, a
partir das informações coletadas pela análise de
laudos e documentos técnicos, inspeção técnica Figura 5. Detalhe de um acelerômetro instalado em uma construção histórica (Fonte: COSTA et al., 2013).
Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas
Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 11
e caracterização estrutural foi possível realizar
o cálculo dos esforços atuantes na estrutura
“Para tal, foram considerados no cálculo dos esforços cada um dos painéis de laje L1
(Figura 6.b e 6.c) de modo individual, com recorrência a um modelo conservativo de cálculo,
em que considerou-se o funcionamento unidirecional de cada um dos painéis L1, no sentido no
menor vão simplesmente apoiado em vigas. Porém, através do modelo conservativo de cálculo
adotado, verificou-se que dada a pequena espessura da laje, com reduzida quantidade de
armaduras, a resistência dos elementos não eram suficientes sequer para suportarem as cargas
lá instaladas. Imediatamente, pôs-se em causa o modelo de cálculo conservativo adotado para
o cálculo dos esforços resistentes, e verificou-se que, de fato, o funcionamento da estrutura
analisada assemelha-se ao funcionamento de uma grelha, em que todos os elementos do
sistema estrutural (painéis e vigas) participam ativamente do conjunto resistente da estrutura
(COSTA et al., 2012)”.
Assim, optou-se pela realização de um ensaio
de carga (Figuras 6.d e 6.e) como forma forma de
averiguar as reais condições de funcionamento e
estabilidade do sistema estrutural, e caracterizar o
comportamento do sistema estrutural (Figura 6.f).
Figura 6. Mercado do Bolhão: (a) vista aérea, (b) planta do primeiro nível do mercado, (c) detalhe da laje onde o ensaio de carga foi realizado, (d) vista dos transdutores de deslocamento instalados sob o piso 1, (e) detalhe da realização do ensaio de carga e (f) resultado dos deslocamentos em função da carga aplicada (Fonte: COSTA et al., 2012).
Uma outra forma de validar o comportamento dos
sistemas estruturais de CH é através da realização
de ensaios dinâmicos (Figura 5). Essa técnica
é bastante utilizada, uma vez que é de simples
aplicação (essencialmente através de acelerômetros
instalados em pontos da estrutura e recolha de
espectros de acelerações, dos quais podem ser
obtidas as frequências naturais, amortecimento e os
modos de vibração da estrutura) e não destrutivos.
A caracterização geométrica, a que se refere o
presente boletim, deve ser focada no detalhamento
das características geométricas dos elementos
componentes dos sistemas estruturais. Dependendo
do número de elementos e das características
que quer levantar, podem ser utilizadas técnicas
mais ou menos sofisticadas. Na Figura 7, por
e compará-los com seus respetivos esforços
resistentes:
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12 Boletín Técnico 11
exemplo, dadas as dimensões e o elevado número
de elementos estruturais componentes da Torre
Relógio de Caminha, recorreu-se ao uso do Laser
Scanning.
Figura 7. Levantamento geométrico realizado na Torre Relógio de Caminha, Portugal, com auxílio do Laser Scanning (Fonte: COSTA et al., 2013).
Para uma visão mais detalhada e outros exemplos
de caracterização geométrica podem ser consultados
os trabalhos desenvolvidos por Arêde et al. (2013) e
Guedes, Arêde & Paupério (2013).
Através das informações recolhidas nas etapas
anteriores, uma caracterização mais detalhada
dos danos deve ser realizadas. Nesta sub-etapa,
pretende-se, além de identificar a natureza dos
danos (fissuras, corrosão, deslocamentos de paredes,
inclinação de pilares, etc.), identificar sua localização
nos elementos componentes do sistema estrutural,
bem como caracterizar sua intensidade.
Tomando como exemplo o caso da Igreja de Santo
António de Viana (ARÊDE et al., 2015), em que a
caracterização dos danos (quanto a ocorrência e
localização) serviu de base não só para focar os esforços
no âmbito do diagnóstico em elementos específicos do
sistema estrutural (arcos e pilares), como também
corroborou para a implementação de um sistema
de monitorização (Figura 8), verificou-se que a
caracterização dos danos compreende a uma etapa
igualmente importante às etapas descritas. Além
da identificação e localização dos danos, a recolha
de informações quanto a intensidade destes, fornece
subsídios mais específicos para a avaliação do estado
global da CH. No caso de fissuras, por exemplo, uma
boa maneira de se fazer isto é verificar as dimensões
das aberturas, área e sentido da propagação e ainda a
verificação quanto a progressão do dano.
Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas
Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 13
Figura 8. (a) Detalhe da localização de uma fissura num pilar da nave da Igreja de Santo António de Viana, Portugal e (b) localização da fissura no plano de monitorização (Fonte: ARÊDE et al., 2015).
Em seguimento à proposta metodológica de
avaliação estrutural, caracterizar a composição e as
propriedades dos materiais das CH é importante, por
que, além de verificar o estado de conservação destes
materiais, permite a aquisição de conhecimentos
necessários à etapa de diagnóstico e reabilitação,
uma vez que é aqui estabelecido um limite quanto
a que tipos de materiais poderão ser utilizados sem
descaracterizar as características da construção.
Contudo, nem sempre esta sub-etapa é necessária,
sendo mais indicada quando houver a necessidade
de observação ou compreensão de materiais ou
fenómenos pouco descritos na literatura.
Essencialmente, a necessidade de realização
da caracterização material é consequência da
natureza dos danos observados nas etapas
anteriores. Contudo, esta etapa pode ser subdivida
em dois momentos: o primeiro a ser realizado in
situ com recurso a meios não-destrutivos (sempre
que possível), e o segundo realizado em laboratório,
devido a natureza mais específica dos ensaios a
serem executados.
No processo de avaliação do Mercado do Bolhão
(COSTA et al., 2012), a fim de se caracterizar
a integridade dos elementos de madeira da
estrutura da cobertura, foram realizados ensaios
de determinação do teor de água dos elementos
através do uso do higrómetro e ainda avaliação da
velocidade de penetração de uma agulha em algumas
peças de madeira com auxílio do equipamento
Resistograph® (Figura 9). Através do ensaio com
o Resistograph® é possível identificar diferenças
entre as densidades das fibras da madeira, através
da comparação entre as velocidades que a agulha
do Resistograph® apresenta para perfurar um
determinado elemento de madeira. Menores
valores de velocidades representam fibras mais
densas, enquanto maiores valores de velocidade
de penetração da agulha podem indicar a presença
de vazios e, assim, indicar a degradação interna do
elemento. A partir dos resultados do higrômetro,
observou-se que o teor médio de água presente
nos elementos analisados era de 12%, um valor
que aponta para um bom estado de conservação.
Pelos resultados obtidos pelo Resistograph® foi
possível observar que os elementos de madeira
apresentavam-se dentro de uma mesma faixa de
valores, o que indicou a boa integridade das peças
ensaiadas.
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Figura 9. (a)Detalhe da cobertura do Mercado do Bolhão, (b) realização do ensaio de resistência da madeira com o Resistograph® e (c) espectro de resistência à perfuração. (Fonte: COSTA et al., 2012).
Ensaios que indiquem a composição química dos
materiais constituintes do sistema estrutural das
CH também podem ser realizados para que, na
etapa de diagnóstico, uma medida de intervenção
que considere as propriedades dos materiais seja
adotada, a fim de que problemas futuros sejam
evitados.
3.5 Modelagem numéricaSempre que houver elementos suficientes para
que se proceda com a modelagem numérica da
estrutura em avaliação, esta deve ser realizada. A
justificativa para tal se dá devido às incertezas de
funcionamento dos sistemas estruturais das CH,
quer pelo número de intervenções que possam ter
sido realizadas, quer pela fragilidade dos próprios
elementos (em virtude dos danos) ou ainda pela
existência de diferentes métodos construtivos
numa mesma estrutura. Assim, com recurso das
informações recolhidas na etapa de caracterização,
os modelos numéricos podem ser calibrados para
que se tornem mais próximos quanto possível da
realidade da construção intervencionada.
Outro pronto de interesse pra que a modelagem
numérica da estrutura ou de parte dos elementos
estruturais seja realizada é quanto a limitação de
informações sobre o comportamento de sistemas
como alvenarias de pedra, adobe e madeira, concretos
com armadura lisa, que em relação aos sistemas
Figura 10. (a) Configuração dos pontos utilizados nos ensaios dinâmicos e (b) modelo numérico construído com recurso ao FEM (Fonte: COSTA et al., 2013).
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3.6 Avaliação estrutural
3.7 Intervenção (Reforço/Recuperação)
estruturais contemporâneos são pouco estudadas.
A Figura 10 mostra um caso de aplicação de
ensaios dinâmicos para modelagem numérica
realizado na Torre Relógio de Caminha. Maiores
detalhes desta abordagem podem ser consultados
em Guedes, Arêde e Paupério (2013). Para
exemplos adicionais consultar Ortega et al. (2015) e
Voltsis et al. (2013).
No seguimento do processo de avaliação de
uma CH, a análise estrutural distingue-se da
caracterização estrutural (visto no item 3.4) pelo
seu foco. Enquanto na “Caracterização estrutural”
o objetivo é a recolha de informações sobre as
propriedades resistentes dos componentes, na
“Avaliação estrutural” busca-se avaliar a interação
entre os diversos elementos da construção e
identificar seu comportamento sob efeito dos
danos, bem como estabelecer uma análise global
do comportamento estrutural da CH com fins de
diagnóstico.
No âmbito das CH, um bom nível de informação
recolhidas na etapa de caracterização é essencial
para que a “Avaliação estrutural” seja feita com
sucesso, pois, por vezes, elementos decorativos
podem passar a impressão de serem elementos
estruturais, e vice-versa, levando a compreensão
sobre o funcionamento da estrutura para longe do
comportamento real.
É válido lembrar que a análise estrutural deve
ocorrer obrigatoriamente em dois momentos: 1)
para validação do funcionamento da estrutura,
logo após a recolha de informações, e 2) durante o
delineamento do reforço estrutural, como modo de
verificação da eficiência do reforço proposto a ser
executado. Por isso que a construção de um modelo
numérico poderá ser útil para antever a eficiência
do método de intervenção a ser realizado.
A medida de intervenção estrutural a ser adotada
em uma CH deve ser criteriosamente analisada, face
ao funcionamento da estrutural a longo prazo, com
respeito as características construtivas do edificado.
A utilização de materiais que descaracterizem ou
que, de algum modo, não sejam compatíveis com os
materiais utilizados originalmente nas CH devem
ser evitados. Um exemplo desta incompatibilidade
entre os materiais originais e os materiais
utilizados numa intervenção é a utilização de
argamassas de cimento, ao invés de argamassas de
cal, para o preenchimento de juntas em alvenarias
de pedra, que potencializam a ocorrência de reações
de natureza alcali-agregado.
Um bom exemplo de medida de intervenção
bem planejada, compatível e eficiente pode ser
dado através do caso do Castelo de Guimarães
(Figura 11), em que uma das oito torres do castelo
apresentou abertura de fissuras, essencialmente
nas juntas, em forma de V, com o vértice na base
do cunhal. Esta torre se assentava sobre um
maciço rochoso, que, devido o descalçamento de seu
entorno e cortes realizados no sentido vertical, com
aparente redução do volume original do maciço,
teve um acréscimo nas tensões de compressão, em
consequência do próprio peso da torre, e sofreu
esmagamento, resultando no surgimento da
diáclase do maciço, que corresponde ao sentido de
abertura das fissuras evidenciadas na torre.
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Figura 11. Torre do Castelo de Guimarães com evidência da fratura e detalhe da medida de reforço utilizada. (Fonte: FONSECA, 2008).
Desse modo, após a identificação da origem
principal dos danos observados, a medida de
intervenção realizada centrou-se na consolidação
do maciço através de pregagens (Figura 11), e
ainda, recolocação de rochas na base dos maciços,
a fim de atenuar a formação de fluxos de água.
Em zonas em que evidenciou-se a desagregação da
rocha, efetivou-se a aplicação de injeções de uma
paste consolidante. Em paralelo a estas medidas,
um sistema de monitorização foi instalado na torre
para que os deslocamentos (em virtude da abertura
das fissuras) fossem observados.
Após a constatação de que os movimentos da
torre haviam cessados, optou-se pela realização
de um preenchimento das juntas com argamassa
de cal e continuação da monitorização, a fim de se
verificar futuros deslocamentos.
Assim como mencionado no item 3.6, é
aconselhável que durante o processo de escolha
sobre qual método de reforço deve ser aplicado, o
efeito deste reforço no funcionamento da estrutura
deve ser avaliado previamente, e escolhido de
acordo com a compatibilidade com as características
da CH, de modo a não descaracterizá-la.
4. Considerações finaisO Boletim Técnico - Caracterização, avaliação e
recuperação estrutural de construções históricas –
apresentado neste documento, apresenta uma série
de recomendações que devem ser observadas no
âmbito da aplicação em CH.
Uma metodologia de avaliação estrutural
para CH com recurso a utilização de métodos de
monitorização é proposta neste documento. De
modo geral, são intercalados casos de estudos,
desenvolvidos no percurso do trabalho realizado
no Instituto da Construção-FEUP, ao longo da
descrição da metodologia proposta, como forma
de melhor exemplificar sua aplicabilidade. É
valido ressaltar que a metodologia aqui proposta
distingue-se dos métodos de avaliação já descritos
na literatura através de sua abordagem totalmente
focada para os casos de CH.
Espera-se que as recomendações descritas neste
Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas
Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 17
boletim possam vir de encontro às necessidades de
implementação do estado atual da literatura na
área da conservação e manutenção do patrimônio, e
ainda, que sirvam de base para o desenvolvimento de
casos de estudos e trabalhos no âmbito da avaliação
estrutural das CH, tornando as abordagens mais
assertivas e eficientes.
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