Universidade

do Minho

Diagnóstico sobre as condições de estabilidade do

claustro do Séc. XVII do Mosteiro de Salzedas, em Tarouca

Processo LEC 31/2000

Entidade contratante: Instituto Português do Património Arquitectónico

Direcção Regional do Porto

Data: 5 de Dezembro de 2000

Azurém, 4800 Guimarães - Tel. 253 510200 - Fax 253 510217 - E-mail secG@eng.uminho.pt

Departamento de Engenharia Civil

Equipa Técnica:

Paulo B. Lourenço, Doutorado em Estruturas, Eng. Civil (Coordenador) Graça Vasconcelos, Engª Civil J. Barreiros Martins, Doutorado em Geotecnia, Eng. Civil Luís Ramos, Eng. Civil Said Jalali, Doutorado em Materiais de Construção, Eng. Civil

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1. INTRODUÇÃO

O presente relatório apresenta um diagnóstico sobre as condições de estabilidade do claustro do Séc. XVII – Mosteiro de Salzedas, em Tarouca. Este estudo foi realizado a pedido da Direcção Regional do Porto do Instituto Português do Património Arquitectónico (IPPAR).

Para além deste capítulo introdutório, descreve-se, a seguir, o conteúdo dos restantes capítulos:

• O Capítulo 2 contém uma breve descrição do Mosteiro e das intervenções a que o mesmo foi submetido recentemente.

• O Capítulo 3 inclui o levantamento das anomalias apresentadas pela estrutura, incluindo fendas, deformações excessivas, zonas de tijolo deteriorado e zonas de pedra esmagada.

• O Capítulo 4 apresenta os resultados das sondagens e ensaios realizados, incluindo sondagens geotécnicas, inspecções boroscópicas, extracção de carotes, macacos-planos e ensaios de caracterização dos materiais (química, física e mecânica).

• O Capítulo 5 inclui a análise estrutural do imóvel, com interacção solo-estrutura e comportamento não-linear do material. Efectua-se ainda uma comparação entre as patologias reais da estrutura (deslocamentos e fendas) e as patologias previstas pelo modelo.

• O Capítulo 6 apresenta as conclusões e recomendações deste estudo

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2. ENQUADRAMENTO HISTÓRICO

O Mosteiro e Igreja de Salzedas localizam-se no centro da Povoação de Salzedas (concelho de Tarouca, distrito de Viseu), na Praça António Pereira de Sousa. A Igreja foi recentemente classificada como Monumento Nacional (decreto-lei nº 67/97 de 31 de Dezembro de 1997), estando a classificação do Mosteiro em estudo.

O enquadramento da igreja é essencialmente urbano enquanto que o convento é essencialmente rural, a meia encosta, no vale do rio Torno e do Varosa, destacado e separado parcialmente por zona agrária e muro, em zona de interesse paisagístico1, ver Figura 2.1.

Figura 2.1 – Enquadramento do Mosteiro e Igreja de Salzedas

2.1. ANÁLISE ARQUITECTÓNICA E HISTORIAL DO MOSTEIRO

O Mosteiro e Igreja possuem uma planta longitudinal composta, irregular de volumes articulados com disposição horizontal de massas, que representa de alguma forma uma planta típica de uma Abadia Cisterciense, ver Figura 2.2. O objecto de estudo do presente trabalho é apenas o claustro do Séc. XVII representado na Figura 2.2a (E – Claustro Grande).

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(a)

(b)

Figura 2.2 – Plantas: (a) Disposição dos volumes do Mosteiro e (b) esquema típico de uma Abadia Cisterciense masculina.

As dimensões em planta são consideráveis, 75.0 × 101.0 m2, tratando-se do segundo maior mosteiro do país (a seguir ao Mosteiro de Alcobaça). O historial do Mosteiro foi tratado em diversas obras2,3,4,5, salientando-se em especial a descrição do Roteiro das Abadias Cistercienses de Portugal6. Apesar destas investigações, a fundação do Mosteiro continua a representar um dos maiores mistérios da história medieval portuguesa. Em particular, a presença de uma segunda abadia cisterciense, a 1.5 km de Salzedas no local de Abadia Velha, de que existem as fundações e pedras sigladas, e o seu desaparecimento misterioso em 1460, tal como pretende Fr. Baltasar dos Reis, é questionada por diversos autores. Inúmeros documentos foram destruídos ou dispersos com o vandalismo de 1834. O inventário que foi possível poupar desapareceu com o incêndio de 1841 do grande seminário de Viseu, pelo que é provável a fundação do Mosteiro continue a representar uma incógnita no futuro. No entanto, é consensual que a origem do Mosteiro data do séc. XII.

N A

F B D

C

H

E

A – Igreja B – Sacristia C – Adega D – Sala do Capítulo E – Claustro Grande F – Claustro Pequeno G – Cozinha H – Absidíolo

G

4

Existiram três igrejas em Salzedas. A primeira igreja, construída pela fundadora Dona Teresa Afonso, desapareceu com excepção de uma parte da abside e de um absidíolo encostados ao transepto da igreja actual escondidos por muros de suporte, invisíveis do terreiro de Salzedas por lhes cortar o caminho uma casa existente no local, ver Figura 2.3. A segunda igreja, consagrada em 1225 e originalmente de estilo românico borgonhês, foi aproveitada para a 3ª remodelação feita no séc. XVII e que prolongou pelos sécs. XVIII e XIX (até 1834). Obras executadas no ano de 1992 puseram a descoberto a estrutura desta segunda igreja que se julgava desaparecida, ver Figura 2.4, confirmando que a terceira igreja utilizou as fundações da segunda igreja.

Figura 2.3 – Aspecto dos restos da primeira igreja de Salzedas.

(a) (b) (c)

Figura 2.4 – Estrutura da segunda igreja de Salzedas posta a descoberto nas obras de 1992: (a) colunas e arcos medievais, (b) pormenor dos arcos e (c) pormenor dos capitéis.

A igreja actual possui também dimensões apreciáveis com a nave central de 24.4 ×

37.0 m2 e com uma altura até aos telhados de 19.0 m; transepto com 34.0 × 10.2 m2; e uma torre sineira modestíssima com 6.8 × 4.2 m2, não saliente e com a altura do frontão da fachada principal. A fachada principal, orientada a poente, define um alçado com três corpos separados com pilastras, com pórticos de arco abatidos encimados por frontões triangulares curvos ver Figura 2.5. O 2º nível do alçado é delimitado por um friso, vendo-se uma rosácea central de perfil recortado e polilobado e dois óculos laterais elípticos. As aberturas são encimadas por frontões triangulares curvos. O remate do conjunto está inacabado com pináculos sobre as pilastras. As torres previstas, de coruchéus e minaretes, não chegaram a concluir-se pelas convulsões que as invasões napoleónicas espalharam no país. Em plano mais recuado, do lado norte, encontra-se a torre sineira.

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À entrada dos seus dois grandes pórticos, existem duas criptas. Em planta, o templo tem a forma típica da cruz latina, com três altas e espaçosas naves, transepto e capela-mor. As naves são divididas por duas filas de pilares quadrados em cinco tramos. A nave central possui abóbadas de aresta com arcos formeiros. As naves laterais são de menor altura que a nave central e possuem abóbadas de nervuras com arcos a dividir cada tramo. No transepto existem três absíodolos e há de notável uma escada de caracol, do lado esquerdo, que devia servir ao campanário da igreja do séc. XII. A capela-mor é fenestrada lateralmente, possuindo abóbadas e arcos formeiros semelhantes aos da nave.

Figura 2.5 – Fachada da igreja.

Com excepção da (presumível) noviciaria, sacristia e claustro grande, o mosteiro está

em ruínas. A hospedaria, o refeitório, os dormitórios, as celas, as adegas, o celeiro e o grande jardim desaparecerem. A sala do capítulo servia até recentemente como uma adega.

O Mosteiro de Salzedas possui dois claustros. O claustro grande, objecto do presente estudo, substituiu parte dos claustros primitivos. Trata-se do claustro regular, previsto pelos regulamentos de Cîteaux. Este grande claustro representa um modelo clássico com os seus belos pilares e com a sua galeria superior fechada, encimada por um eirado. A galeria possui ampla fenestração encimada por frontões triangulares, ver Figura 2.6(a). Possui abóbadas de nervuras ao nível do 1º piso e abóbadas de berço ao nível do 2º piso. O claustro grande comunica com um segundo claustro contíguo a poente, o claustro pequeno. Do claustro pequeno pouco resta após o vandalismo, ver Figura 2.6(b). As colunas de fuste liso e uma só pedra suportam arcos de volta inteira. O segundo piso com sobrado de madeira, tinha colunas iguais às do piso inferior, mas em miniatura.

(a) (b)

Figura 2.6 – Aspecto dos claustros: (a) claustro grande e (b) claustro pequeno.

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2.2. HISTORIAL DAS INTERVENÇÕES

Tal como se descreveu na secção anterior o Mosteiro de Salzedas encontra-se em muito mau estado geral. O Mosteiro é propriedade privada da Igreja católica (Igreja, sacristia, claustros e (presumível) noviciaria) e de pessoa singular (outras dependências conventuais: sala do capítulo, capela do Desterro, cerca e parte agrícola). A intervenção da DGEMN, em termos de recuperação da igreja e claustros, é iniciada em 1980 e prolonga-se até à década de 90, uma vez que a instituição só intervenciona em imóveis classificados e a Igreja foi tardiamente classificada como Imóvel de Interesse Público (decreto-lei nº 95/78 de 12 de Setembro de 1978), incluindo todo o recheio artístico, a Sala do Capítulo, a Capela do Desterro, bem como os jardins anexos.

Em 1952, existe um pedido do pároco da Igreja de “substituição do zinco que cobre uma das três naves por telha Nacional, tipo Marselha, para não ver amanhã a nave ilegível, devido a humidade grande que pelo zinco penetra”7. Em resposta, a DGEMN considerou que “o valor artístico da igreja é medíocre (...) e uma das naves laterais é coberta com zinco, o que oferece mau aspecto. Além disso verifica-se a infiltração de águas no interior”7. Atendendo a que o imóvel não estava classificado, não foram tomadas quaisquer medidas correctivas. Em 1963, existem indicações em como “o lado poente do claustro grande ameaçava ruir. Abriram borrascas as arcarias, desencostando-se dos apoios das colunas, e espera-se de um momento para o outro o fragor do desabar daquelas relíquias.”4. Repete-se a referência que o claustro grande se vai perder, “a menos que sejam tomadas as medidas que se impõem”6.

As intervenções a cargo da DGEMN incluíram: • Em 1980, 1981 e 1983 – Obras de recuperação e valorização, consolidação

dos claustros – 2.861 c (1980/1981) e 1.116 c (1983); • Em 1986 e 1987 – Reconstrução da cobertura sobre a nave lateral esquerda,

picagem de rebocos interiores, reconstrução de pavimentos e tectos da zona da “antiga cozinha” (2.999 c);

• Em 1998 – Obras de conservação (5.476 c); • Em 1990 – Reconstrução das coberturas das dependências anexas à Igreja

que ruíram e integradas no claustro pequeno do Mosteiro, beneficiação interior da passagem que faz a ligação da capela-mor à sacristia continuação das obras de beneficiação (por exemplo, foi efectuada a reconstrução da guarda do 2º piso do claustro pequeno) (4.990 c), ver Figura 2.7;

a)

b)

Figura 2.7 – Aspecto das dependências anexas à Igreja em 11/08/1989. Para além da ruína das coberturas, salienta-se o 2º piso inacabado do claustro pequeno em resultado da intervenção de 1983.

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• Em 1992 – Beneficiação das coberturas, picagem de rebocos interiores, beneficiação dos paramentos interiores, drenagem do alçado lateral esquerdo (3.445 c).

• Em 1998, o IPPAR realizou reparações diversas. Relativamente aos claustros, descrevem-se as intervenções nos claustros em seguida.

Em 1/07/1980, os Arquitectos António Portugal e Luís Lopes da DGEMN efectuam uma visita à obra e produzem um relatório em que descrevem “problemas de construção defeituosa que põe abóbadas em risco de eminente esboroamento por falta de contrafortes e equilíbrio dos impulsos (...). Optámos por começar a consolidar um claustro que por falta de contrafortes e tirantes adequadamente distribuídos, tem aí paredes e abóbadas em ruína eminente. (...) Terá de se obter autorização para construir contrafortes destinados a absorver esforços de uma alta parede onde um claustro descarrega impulsos de dois andares abobadados.”7 O plano de obras foi previsto para os anos de 1980/1981, em função do elevado volume de trabalhos e custos significativos. Os trabalhos incluíram apenas a consolidação da ala Poente do claustro grande que “por defeito de construção ou por ter ficado incompleta, apresenta profundas brechas nas abóbadas, fechos das ogivas a soltarem-se, desaprumos de parede da ordem dos 0.32 m. O esquema de trabalhos segue uma sequência lógica, conforme condições especiais, procurando-se aproveitar o máximo possível do existente consolidando-se, apeando e reconstruindo as portas irremediavelmente perdidas, mas usando cintagens, travações e outras técnicas modernas de consolidação e suporte de impulsos.”7 Atendendo à necessidade de efectuar trabalhos a mais de valor considerável, apenas foi possível concluir a obra com nova empreitada em 1983. Mais especificamente, foram realizados os seguinte trabalhos:

• A abóbada do 2º piso da ala poente foi demolida, sendo substituída por uma abóbada em betão armado;

• A parede de separação entre os dois claustros foi apeada e reconstruída a prumo. De acordo com a informação coligida, tudo parece indicar que a parede não foi apeada a partir do nível de arranque das ogivas da abóbada do 1º piso (tal como previsto no Mapa de Medições e Orçamento) mas apenas a partir do 2º piso.

A informação coligida e a observação do estado actual da estrutura sugerem que não se realizaram os seguintes trabalhos (previstos):

• Correcção da posição dos fechos das ogivas da abóbada do 1º piso da ala poente com recurso a macacos hidráulicos, incluindo ajustamento das aduelas. Consolidação da parede não apeada, cintagens em betão armado e novo pavimento com laje de vigotas pré-esforçadas sobre as cintagens para evitar cargas nas abóbadas do 1º piso da ala poente.

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(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Figura 2.8 – Aspectos da intervenção no claustro grande (1980 e 1981): (a) demolição da abóbada de berço no 2º piso da ala poente, (b) demolição da parede de separação entre o claustro grande e o claustro pequeno, (c) pormenor da zona da parede apeada, (d) reconstrução da abóbada de berço em betão armado e (e) reconstrução da abóbada nervurada na intersecção da ala sul e ala poente do claustro grande.

Neste ano de 1983, foi ainda intervencionado o claustro pequeno, ver Figura 2.9.

“Com efeito, um sector considerável do 2º claustro – onde ainda são bem patentes elementos arquitectónicos, que importa preservar a todo o custo (colunas, arcos, caixotões de tectos, etc, etc.) – ameaça ruir, e daí a urgência em intervirmos numa consolidação indispensável. Esta consolidação será conseguida através duma laje de piso e de tirantes nela incorporados, que amarrarão os arcos ao nível do 1º andar, à parede existente e sólida, do edifício contíguo. Para a execução desta laje de piso em material pré-esforçado, é necessária a realização de diversos trabalhos como sejam: o levantamento de ruinoso telhado existente sobre a galeria do 2º piso de claustro e respectivo tecto, apeamento e

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posterior reassentamento de três colunas e da guarda em cantaria da mesma galeria, e ainda a execução de cintas e vigas de betão armado, necessárias à realização dos apoios para a laje.”7

(a)

(b)

Figura 2.9 – Aspectos do ala poente do claustro pequeno: (a) antes da intervenção da DGEMN de 1983 e (b) actual.

As intervenções da DGEMN devem ser valorizadas uma vez que, na sua ausência, seria provável que ocorresse o colapso das construções e que a ruína tivesse resultado numa perda ainda mais acrescida do património arquitectónico. Salienta-se que as intervenções violam a filosofia actual de intervenção nas construções antigas e seriam, presentemente, muito discutíveis.

1 DGEMN, Inventário do Património Arquitectónico (www.monumentos.pt) 2 Baltasar dos Reis, Livro da Fundação do Mosteiro de Salzedas, Imprensa Nacional, 1934 3 Baltasar dos Reis, Breve relação da fundação e antiguidade do Mosteiro de Santa Maria de Salzeda,

Biblioteca Nacional, 1936 4 Leitão, A., O mosteiro de Salzedas,1963 5 Seixeira, A., Mosteiro de Santa Maria de Salzedas, Igreja Paroquial de Salzedas, 2000 6 Cocheril, M., “Routier des abbayes cisterciennes du Portugal”, Fundação Calouste Gulbenkian, 1978 7 Gomes, S.I.N., Mosteiro de Santa Maria de Salzedas: Levantamento documental, 2000

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3. LEVANTAMENTO DAS ANOMALIAS DO CLAUSTRO DO SÉC. XVII

O estado de degradação do claustro em estudo (claustro grande) é evidenciada por

um conjunto de patologias que se distribuem de modo generalizado pela construção. As patologias caracterizam-se pela existência de colonizações biológicas associadas

por vezes a manchas de humidade, pela degradação do tijolo constituinte das abóbadas, por um conjunto de fendas de espessura variável, por zonas de pedra em situação de rotura por compressão com sinais de esmagamento e por deformações excessivas nas paredes e abóbadas. O Anexo A apresenta as peças desenhadas com indicação das patologias observadas.

Na Figura 3.1 apresenta-se a localização do claustro dentro dos volumes do mosteiro bem como a respectiva orientação e definição de zonas da construção que serão referidas no texto deste capítulo.

Igreja

N

0 5m

Claustro grandeClaustro pequeno (em ruínas)

Zona do antigo refeitório

Ala

poe

nte

Ala sul

Ala

nas

cent

eAla norte

Figura 3.1 – Planta da cobertura com indicação da orientação da estrutura.

3.1. LEVANTAMENTO DAS FENDAS EXISTENTES

3.1.1. Abóbadas O maior e mais significativo conjunto de fendas encontra-se nas abóbadas de berço

da ala sul e da ala nascente do segundo piso, bem como nas abóbadas nervuradas dos cunhais SE e NO. A abóbada de berço da ala norte apresenta também alguma fendilhação enquanto que a abóbada de berço da ala poente e a abóbada nervurada SO não apresentam quaisquer danos, uma vez que foram alvo de reparação nas intervenções referidas na Capítulo 2.

As fendas desenvolvem-se, essencialmente, na direcção longitudinal, com grande extensão e com espessuras que variam de 10 a 30 mm, na abóbada sul, de 5 a 15 mm na abóbada nascente e de 1 a 3 mm na abóbada norte, ver Figura 3.2. Praticamente em todo o desenvolvimento das abóbadas, estas fendas longitudinais são intersectadas, de forma

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espaçada, por fendas transversais com espessuras que variam entre 1 a 3 mm, podendo atingir os 10 mm na abóbada sul, ver Figura 3.3.

(a)

(b)

Figura 3.2 – Fendas longitudinais das abóbadas de berço do 2º piso: (a) abóbada sul e (b) abóbada nascente.

Figura 3.3 – Aspecto das fendas transversais das abóbadas de berço do 2º piso.

Nas abóbadas nervuradas SE e NO existem fendas oblíquas que partem dos arcos formeiros e terminam nas nervuras, podendo atingir espessuras de 20 mm no caso da abóbada SE. A separação das pedras no fecho dos arcos é da ordem dos 35 mm, verificando-se o seu escoramento por receio de ruína, ver Figura 3.4.

Figura 3.4 – Aspecto das fendas transversais nas abóbadas nervuradas que realizam a

intersecção das abóbadas de berço do 2º piso: (a) fendas na abóbada nervurada SE e (b) escoramento do arco formeiro da mesma abóbada.

Na Figura 3.5 representa-se a fendilhação observada nas abóbadas de berço do 2º

piso com a indicação da respectiva espessura.

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Figura 3.5 – Representação da fendilhação observada nas abóbadas de berço do 2º piso.

Ao nível do 1º piso registam-se também fendas, praticamente em todos os tramos

das abóbadas nervuradas do lado sul e poente, realizando fendas longitudinais de grande extensão que apresentam espessuras máximas de 10 a 15 mm. Em simultâneo, verifica-se a fractura das pedras de fecho dos arcos formeiros, ver Figura 3.6. Algumas abóbadas apresentam ainda fendas diagonais que começam nos arcos laterais e terminam nas nervuras, ver Figura 3.7.

(a)

(b)

Figura 3.6 – Aspectos da fendilhação longitudinal das abóbadas nervuradas do 1º piso: (a) fenda nas abóbadas nervuradas da ala poente e (b) fractura das pedras no fecho dos arcos formeiros.

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(a)

(b)

Figura 3.7 – Aspecto das fendas diagonais das abóbadas nervuradas do 1º piso: (a) ala poente e (b) ala sul.

Na Figura 3.8 representa-se a fendilhação observada nas abóbadas nervuradas do 1º

piso com a indicação da respectiva espessura. Indica-se ainda a localização das zonas onde os afastamentos entre as abóbadas e as paredes são mais significativos. A incidência das patologias é significativamente mais elevada na ala poente pelo que as abóbadas se encontram escoradas, de modo a evitar o colapso da estrutura, ver Figura 3.9.

Figura 3.8 – Representação da fendilhação observada nas abóbadas nervuradas do 1º piso.

Figura 3.9 – Aspecto geral do escoramento da ala poente.

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3.1.2. Paredes As paredes apresentam fendilhação generalizada ao nível do 2º piso e fendilhação

praticamente inexistente ao nível do 1º piso. Com excepção de algumas zonas bem definidas, a fendilhação não é muito significativa (valores da ordem dos 1 a 5 mm). Salienta-se ainda a micro-fissuração existente em alguns dos rebocos, provavelmente provocada pela infiltração de água e ciclos de gelo-degelo associados.

Na Figura 3.10 ilustra-se a informação recolhida sobre fendilhação nas paredes, incluída no Anexo A para todas as paredes do claustro.

Alguns aspectos da fendilhação estão representados na Figura 3.11. A parede exterior da ala sul do claustro apresenta fendilhação generalizada, ver Figura 3.11a, cuja espessura varia de 1 a 3 mm, existindo, todavia, uma fenda oblíqua de maior dimensão que chega a atingir 10 mm, ver Figura 3.11b. As fissuras que aparecem na parede exterior da ala nascente são em número reduzido e de pequena espessura (inferior a 2 mm), exceptuando-se a fenda na zona da abóbada próxima da intersecção com a ala sul, que atinge 15 mm, ver Figura 3.11c. As fissuras na parede exterior da ala nascente são também pouco significativas, com excepção da zona do cunhal nascente-sul, ver Figura 3.11d.

1-31-3

1-3

1-3

5-10

1-31-3 1-3 1-3

50 10

20

30

Legenda : 1-3 fissuras com espessura de 1 a 3 mm 3-5 fissuras com espessura de 3 a 5 mm

5-10 fissuras com espessura de 5 a 10 mm 10 fendas com espessura 10 mm

fendilhação generalizada

tamponamentos

Figura 3.10 – Tipologia e quantificação das espessuras das fendas da parede exterior da

ala sul do claustro (corte interior).

(a)

(b)

(c)

Figura 3.11 – Aspectos da fendilhação observada: (a) micro-fissuração dos rebocos, (b) fenda oblíqua significativa na parede exterior da ala sul, (c) fissura na parede exterior da ala nascente, (d) fenda oblíqua na parede exterior da ala nascente e (e) fenda vertical na parede interior da ala poente (cont.).

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(d)

(e)

Figura 3.11 – Aspectos da fendilhação observada: (a) micro-fissuração dos rebocos, (b) fenda oblíqua significativa na parede exterior da ala sul, (c) fissura na parede exterior da ala nascente, (d) fenda oblíqua na parede exterior da ala nascente e (e) fenda vertical na parede interior da ala poente (contd.).

3.2. DESLOCAMENTOS OBSERVADOS NA ESTRUTURA

3.2.1. Abóbadas Foi efectuado o levantamento dos deslocamentos verticais do extradorso das

abóbadas de berço das alas sul, poente e nascente, do intradorso da abóbada de berço do 2º piso da ala sul, do extradorso das abóbadas nervuradas do 1º piso das alas sul, poente e nascente, e do intradorso das abóbadas nervuradas da ala sul, ver Anexo A. Em função do paralelismo obtido para as curvas de nível do intradorso da abóbada de berço do ala sul do 2º piso, ver Figura 3.12, parece ser possível afirmar que a movimento da abóbada é do tipo “corpo rígido”, o que indicia que não existe uma zona localizada onde poderá ocorre a ruína da estrutura. Parece adequado admitir que qualquer ruína desta abóbada será total e com consequências dramáticas.

Figura 3.12 – Curvas de nível do intradorso da abóbada de berço do 2º piso da ala sul

(cotas em mm).

Relativamente às abóbadas nervuradas do 1º piso, salienta-se o “afundamento” do extradorso na zona dos encontros, que atinge valores da ordem dos 35 mm no caso das abóbadas da ala sul e poente, ver Figura 3.13. Salienta-se ainda o comportamento da abóbada poente no sentido longitudinal ao longo da chave, onde se verifica uma diferença de cotas na ordem dos 100 mm. Estes valores são relativamente elevados, face à rigidez da

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estrutura e ordem das dimensões dos elementos estruturais. Felizmente que a abóbada poente se encontra presentemente escorada em suportes provisórios.

Figura 3.13 – Curvas de nível do extradorso das abóbada nervuradas do 1º piso, das alas

ponte, sul e nascente (cotas em mm).

3.2.2. Paredes De um modo geral, todas as paredes do claustro apresentam deformações

consideráveis que se traduzem na sua separação em relação às abóbadas e aos arcos formeiros a que deveriam dar apoio, ver Figura 3.14. Esta informação encontra-se representada em pormenor no Anexo A.

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(a)

(b)

(c)

Figura 3.14 – Aspectos da separação entre as paredes e as abóbadas e arcos: (a) separação entre a abóbada nervurada do 1º piso e as paredes interior e exterior poente, (b) separação entre a abóbada nervurada do 1º piso e a parede exterior sul e (c) separação entre a abóbada de berço do 2º piso (vista da parte superior) e a parede interior sul.

A Figura 3.15 apresenta curvas de igual deslocamento normais para a parede

interior da ala sul. Todas as paredes interiores do claustro se encontram com uma “barriga” considerável para o interior, ver Figura 3.16, numa situação anómala. O deslocamento normal máximo para o interior atinge valores aproximados de 0.18 m, 0.14 m, 0.09 m e 0.07 m no ponto central das alas poente, sul, nascente e norte, respectivamente.

Figura 3.15 – Representação das curvas de igual deslocamento normal relativamente ao

plano da parede interior da ala sul (cotas em mm). Os deslocamentos ocorrem no sentido do interior do claustro.

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(a)

(b)

Figura 3.16 – Aspecto do desaprumo das paredes interiores do claustro com “barrigas” claramente visíveis: (a) ala poente e (b) sul.

Devido à impossibilidade de acesso adequado às paredes exteriores e à própria

geometria das paredes na face exterior, apenas foi possível quantificar os deslocamentos normais para a parede exterior da ala poente, ver Figura 3.17. Verifica-se que os deslocamentos entre o r/c e o 1º piso são mais significativos do que os obtidos para as paredes interiores, o que parece justificar a situação de pré-colapso referida pela DGEMN bem como a desmontagem e remontagem efectuada. As deformações verificadas entre o 1º e 2º piso não são significativas como se esperaria, uma vez que a parede foi reconstruída nos anos 80. Salienta-se, porém, que o valor máximo da separação entre as abóbadas do 1º piso e a parede exterior da ala poente atinge cerca de 80 mm a meio vão da parede!

Foi ainda possível comprovar que a parede exterior da ala sul possui também um desaprumo considerável. O afastamento entre a parede e as abóbadas (medido na parte superior do piso) atinge cerca de 40 mm ao nível do 1º piso e 30 mm ao nível do 2º piso, ver Figura 3.18. O facto da separação ao nível do 1º piso ser superior à separação ao nível do 2º piso deverá estar associado à menor capacidade de deformação (ou maior rigidez) das abóbadas nervuradas, em relação às abóbadas de berço. Esta diferença de rigidez é ainda mais significativa no caso de abóbadas fendilhadas. Salienta-se ainda que a parede interior sul, oposta a esta, apresenta afastamentos relativamente às abóbadas do 1º e 2º pisos de 20 e 30 mm, respectivamente. Estes valores parecem indiciar que a situação da parede exterior sul é mais gravosa do que a situação das paredes interiores.

Figura 3.17 – Representação das curvas de igual deslocamento normal relativamente ao

plano da parede exterior da ala poente (cotas em mm). Os deslocamentos ocorrem no sentido do exterior do claustro.

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(a)

(b)

Figura 3.18 – Aspectos da separação observada entre a parede exterior sul e as abóbadas: (a) 1º piso (vista da parte superior) e (b) 2º piso (vista da parte superior).

Finalmente, refere-se a deformação do cunhal SE de claustro que possui uma

deformação muito significativa no sentido para o exterior do claustro, ver Figura 3.19a. Foi medida uma separação de 120 mm entre as paredes sul e nascente, Figura 3.19b, e uma separação de 50 mm entre a parede este e a abóbada nervurada.

(a)

(b)

(c)

Figura 3.19 – Deformação do cunhal SE do claustro: (a) direcção do movimento, (b) separação entre a parede sul e parede nascente e (c) separação entre a parede este e a abóbada nervurada.

3.3. ZONAS DE PEDRA ESMAGADA

O arranque dos arcos das abóbadas nervuradas do 1º piso encontram-se francamente deteriorados com sinais evidentes de esmagamento. As zonas de pedra esmagada localizam-se, com expressão mais significativa, na ala poente ainda que exista também esmagamento em alguns arcos da ala sul, ver anexo A.

O esmagamento localiza-se, essencialmente, no arranque dos arcos formeiros e das nervuras cruzadas, ver Figura 3.20. Este fenómeno explica-se pela deformação das abóbadas associada à fendilhação do fecho e ao movimento das paredes. A rotação das abóbadas cruzadas, com separação entre as abóbadas e paredes contíguas, conduz a que os impulsos das abóbadas de preenchimento em tijolo e do material de enchimento se processe exclusivamente na zona de arranque dos arcos / mísula. Esta transmissão local de esforços conduz ao esmagamento dos arranques de pedra.

Salienta-se que este fenómeno é particularmente gravoso já que uma eventual ruína associada ao esmagamento da pedra será, em princípio, frágil.

movimento observado

20

Figura 3.20 – Aspecto do esmagamento de pedra no arranque dos arcos das abóbadas

nervuradas do 1º piso.

3.4. TIJOLO DETERIORADO

Verifica-se que existem diversas zonas das abóbadas com tijolo deteriorado. As zonas com tijolo mais danificado distribuem-se pelas abóbadas de berço do 2º piso e pelas abóbadas nervuradas do 1º piso. No 2º piso o dano mais significativo ocorre na abóbada de berço da ala norte, estendendo-se ao nível do fecho a todo o comprimento da abóbada, e na abóbada de berço da ala sul, na qual se verifica o desaparecimento de alguns tijolos, ver Figura 3.21a,b. No 1º piso verifica-se também deterioração do tijolo das abóbadas nervuradas, com destaque para as alas sul e poente, ver Figura 3.21c. Admite-se que este dano é devido às elevadas infiltrações de água que se verificam pela cobertura, associadas a ciclos de gelo-degelo.

A distribuição completa das zonas de tijolo deteriorado é apresentada no anexo A.

(a)

(b)

(c)

Figura 3.21 – Exemplos da deterioração do tijolo nas abóbadas: (a) vista geral da abóbada de berço do 2º piso da ala norte, (b) pormenor da abóbada de berço do 2º piso da ala sul e (c) pormenor da abóbada nervurada do 1º piso da ala poente.

3.5. MANCHAS DE HUMIDADE E COLONIZAÇÕES BIOLÓGICAS

Verificou-se ainda que o estado de abandono da construção e as infiltrações têm resultado em manchas e colonizações biológicas generalizadas. Nas fachadas exteriores, a combinação dos dois factores e os ciclos de gelo-degelo já conduziram ao desaparecimento do trabalhado das pedras nos frontais das janelas, ver Figura 3.22a. Na face interior das paredes do 2º piso, as infiltrações de água em grande quantidade, devidas à separação entre

21

as abóbadas e as paredes, resultaram em colonizações generalizadas, ver Figura 3.22b. Nos alinhamentos das fendas transversais das abóbadas de berço do 2º piso repete-se esta ocorrência, ver Figura 3.22c.

(a)

(b)

(c)

Figura 3.22 – Danos associados à humidade e colonizações biológicas: (a) Degradação dos frontais das janelas, (b) colonização biológica na parede exterior da ala sul associada a infiltrações pelas fendas de separação entre as abóbadas do 2º piso e as paredes e (c) colonização biológica associada a infiltrações nas fendas transversais.

Ao nível do 1º piso, é ainda visível alguma humidade ascensional, com relevo para a parede da ala nascente, dado que o solo na parte exterior está a um nível superior, ver Figura 3.23.

No anexo A indicam-se as zonas onde ocorrem as manchas de humidade e as zonas de colonizações biológicas.

Figura 3.23 – Manchas de humidade ascensional e colonizações biológicas associadas na

parede nascente do 1º piso.

22

4. ENSAIOS E SONDAGENS Tendo em vista a caracterização da construção, a justificação das patologias

observadas e a definição das medidas correctivas adequadas, realizaram-se um conjunto de ensaios e sondagens que se passam a descrever, cuja localização se encontra indicada nos desenhos do Anexo A.

4.1. RECONHECIMENTO GEOTÉCNICO O reconhecimento geotécnico consistiu na realização de um conjunto de sondagens

na zona de implantação do claustro do séc. XVII, e na abertura de poços para recolha de amostras permitindo obter a constituição do solo de fundação e a caracterização das fundações do claustro, ver Figura 4.1.

Figura 4.1 – Localização das sondagens e poços realizados.

Da análise das amostras de solo verifica-se a existência de uma camada espessa de

aterro, com espessura aproximada de 1.1 m, tendo subjacente uma camada de 30 cm de solo vegetal. A partir da profundidade de 1.4 m o solo é constituído por um solo aluvionar com calhaus rolados de grandes dimensões até à profundidade de 2.0 m a partir da qual e até 2.5 m o solo aluvionar se mistura com seixos. Entre 2.5 e 2.7 m o solo é arenoso com alguma argila e após 2.7 m encontram-se calhaus com dimensões da ordem de grandeza de 30 a 40 cm, ver Figura 4.2.

Em nenhuma das sondagens foi encontrado o nível freático em Agosto de 2000.

23

Figura 4.2 – Poço PC1 de colheita de amostras para observação visual (profundidade

atingida igual a 2.70 m).

Foram ainda realizados poços com o intuito de identificar as fundações do claustro,

em colaboração com o IPPAR. Estes poços não foram conclusivos, atendendo aos vestígios arqueológicos encontrados que impediram a determinação efectiva da profundidade das fundações. O poço PC2, ver Figura 4.3, realizado junto ao pilar central da ala sul do claustro permitiu comprovar que as fundações dos pilares foram realizadas com pedra granítica irregular de grandes dimensões ligada com uma camada de argila de espessura significativa (cerca de 3 cm). A fundação está localizada a cerca de 0.95 m de profundidade.

(a)

(b)

Figura 4.3 – Fotografias do poço PC2 anexo ao pilar interior do claustro: (a) aspecto da fundação do pilar e (b) aspecto de vestígio arqueológico no pátio do claustro (provavelmente uma conduta).

O poço PC3, ver Figura 4.4, realizado junto à parede exterior da ala sul do claustro

permitiu detectar o pavimento antigo do refeitório, em excelente estado de conservação, a cerca de 0.70 m de profundidade. Tendo em vista a preservação deste pavimento, não se prosseguiu a escavação. A fundação detectada até à profundidade de 0.70 m revela uma parede medieval de cantaria de granito, tudo indicando que se trata de uma fundação anterior ao claustro.

24

Figura 4.4 – Aspecto do poço PC3 anexo à parede exterior da ala sul.

Em função dos poços é possível admitir a constituição das fundações do claustro

representada na Figura 4.5. Comprova-se que as fundações dos pilares são de qualidade muito deficiente, tudo indicando que foram realizadas a uma cota próxima de 1.0 m, sobre o terreno vegetal existente à data de construção do claustro. A largura elevada da “manta de alvenaria irregular” de fundação (cerca de 2.0 m) é pouco relevante uma vez que será de prever uma degradação de cargas a 60º ou 75º para o material que constitui a fundação. Deste modo, poder-se-á admitir que a largura da fundação dos pilares é de apenas 1.50 × 1.50 m2. As fundações das paredes parecem ser medievais pelo que é provável que sejam de melhor qualidade e estejam colocadas a maior profundidade.

Figura 4.5 – Constituição das fundações do claustro grande.

Com base nas amostras e nos resultados das sondagens, efectuadas com o cone

penetrómetro dinâmico pesado (PDP), foram traçados dois perfis completos do terreno apresentados na Figura 4.6 e Figura 4.7.

25

Figura 4.6 – Perfil do terreno na direcção nascente-poente.

Figura 4.7 – Perfil do terreno na direcção norte-sul.

Ainda que para as profundidades alcançadas nas sondagens o valor da resistência de

ponta seja elevado, não foi possível identificar o “bed rock”. Verifica-se ainda alguma variação nos valores das resistências de ponta, podendo dever-se este facto à presença de calhaus de dimensões consideráveis misturados com o solo.

Regista-se que as camadas superiores, onde previsivelmente os pilares do claustro estão fundados, têm baixa resistência e apresentam uma variabilidade elevada. Globalmente, o solo de fundação apresenta-se bastante heterogéneo, com valores moderados da tensão de referência para profundidades entre 1.0 m. e 1.80 m, cota a que será razoável supor que as paredes exteriores estão fundadas.

26

4.2. INSPECÇÕES COM CÂMARA BOROSCÓPICA Tendo em vista caracterizar a constituição das abóbadas e das paredes foram

realizadas inspecções visuais com câmara boroscópica, ver Figura 4.8. Em geral, aproveitaram-se as fendas existentes e as aberturas nas juntas para realizar a inspecção. Em dois casos (abóbada de berço do 2º piso da ala sul e parede exterior da ala nascente) efectuou-se um furo de 10 mm com a profundidade de 0.60 m.

(a)

(b)

Figura 4.8 – Inspecção com câmara boroscópica: (a) realização de um furo de 10 mm nos casos em que tal se revelou necessário e (b) observação.

O aspecto típico das observações está ilustrado na Figura 4.9. Em função destas

observações foi possível definir a constituição das abóbadas e verificar o estado dos elementos estruturais, tendo sido possível concluir o seguinte:

• As abóbadas são realizadas com uma espessura de 0.22 m de alvenaria de tijolo e com argila como material de enchimento. Não se detectou separação entre a alvenaria de tijolo e o material de enchimento;

• O revestimento em lajeado de pedra das abóbadas do 2º piso possui uma espessura de 15cm;

• Nas abóbadas nervuradas do 1º piso não se detectou separação entre a alvenaria de tijolo e as nervuras de alvenaria de pedra. As nervuras de alvenaria de pedra possuem uma forma irregular em T invertido que dá apoio à alvenaria de tijolo;

• As paredes são realizadas com blocos de granito com grandes dimensões, assentes em diversas zonas com junta seca ou ligeira camada de argila de assentamento. Com a lavagem a que as paredes têm sido sujeitas devida à acção da água de infiltração, a argila é praticamente inexistente. Estes blocos estão assentes de forma contínua entre as duas faces da parede, não tendo sido detectado qualquer enchimento interior ou miolo das paredes de menor qualidade, por exemplo à base de cal ou saibro;

• Não se detectaram fendas longitudinais interiores nas paredes que demonstrassem a separação das duas faces da parede. Estas fendas indiciam situações de pré-colapso e seriam particularmente gravosas para a estrutura.

Em função da inspecção boroscópica, parece ser possível concluir que as paredes de

alvenaria de granito do claustro se encontram em boas condições, não sendo de recear a sua ruína devido apenas às acções verticais. Desta forma, decidiu-se não efectuar quaisquer ensaios destrutivos para caracterização mecânica ao nível das paredes, tendo-se optado pela realização de um ensaio de macacos-planos.

27

Figura 4.9 – Aspecto típico das observações com câmara boroscópica. Separação entre o

lajeado de pedra e o material de enchimento da abóbada de berço do 2º piso.

4.3. CARACTERIZAÇÃO DO ESTADO DE TENSÃO NAS PAREDES (MACACOS-PLANOS)

O ensaio de macacos planos foi realizado de acordo com o espírito das normas

C1196 e C1197 da ASTM. O local para a execução do ensaio foi de difícil escolha, devido à configuração muito

irregular da alvenaria, sendo o local escolhido uma junta de argamassa entre duas unidades de pedra a 1.15 m de altura, distanciado da abertura da parede de 1.25 m (ver Figura 4.10).

Figura 4.10 – Localização do ensaio ao nível das paredes entre o r/c e o 1º piso.

28

Na Figura 4.11a ilustra-se a configuração algo irregular da alvenaria na zona de ensaio. O local do ensaio foi limpo, utilizando para tal uma espátula e uma trincha, conforme se ilustra na figura.

As miras foram coladas às unidades de pedra distanciadas entre si cerca de 20 cm na vertical e de 10 cm na horizontal, ver Figura 4.11b. Para a colagem das miras foi utilizada uma cola epoxída de secagem rápida. Após a secagem da cola, procedeu-se à primeira leitura das distâncias entre as três fiadas de miras, utilizando-se para tal um comparador de fissuras com uma precisão real de uma centésima de milímetro.

(a)

(b)

Figura 4.11 – Local do ensaio: (a) limpeza do local; e (b) colagem das miras.

O rasgo foi executado de forma a ser retirada toda a argamassa entre as unidades.

Para a sua execução usou-se uma máquina de disco rotativo para cortar pedra e um berbequim eléctrico com uma broca de 12 mm de diâmetro (ver Figura 4.12).

(a)

(b)

Figura 4.12 – Abertura do rasgo: (a) abertura inicial com um disco para cortar pedra e (b) finalização da abertura utilizando um berbequim eléctrico.

Retirados os detritos e poeiras do rasgo, foi introduzido um macaco-plano

rectangular com 406 × 102 mm2 de área e 4.2 mm de espessura, embutido em duas almofadas de chapa de aço inox de 2 mm de espessura. Para além das duas almofadas, foram também colocadas chapas mais pequenas, também de aço inox, para permitir um ajuste adequado do macaco ao rasgo (ver Figura 4.13).

10 cm 10 cm 10 cm 10 cm

Fiada1 Fiada2 Fiada3

29

Antes de se proceder ao ensaio propriamente dito, realizou-se o ajuste final do macaco e das chapas ao rasgo com a aplicação de uma pressão equivalente 50% da capacidade máxima do macaco plano (cerca de 3.0 MPa).

Foram então realizados dois ensaios no mesmo rasgo. Em cada um dos ensaios efectuaram-se 5 incrementos de pressão, sendo dois deles abaixo da tensão esperada de 1.0 MPa, um para a tensão esperada e os restantes acima. Em cada incremento fez-se o registo de 3 leituras consecutivas da distância entre as miras de cada fiada.

Figura 4.13 – Colocação do macaco plano embutido em duas almofadas de aço inox e com

chapas para permitir um melhor ajuste.

(a)

(b)

Figura 4.14 – Leitura das distâncias entre miras: (a) para o primeiro ensaio; e (b) para o segundo.

Analisando os resultados dessas diversas leituras, verificou-se que a distribuição de

tensões não é simétrica no rasgo (ver Figura 4.15), o que seria de esperar face à irregularidade da alvenaria. É possível também verificar que apenas o primeiro incremento de pressão resultou abaixo da tensão esperada para a parede e que não existem diferenças significativas entre os dois ensaios realizados.

30

Deslocamento Relativo em cada Fiadado Ensaio 1.a

-0.150

-0.100

-0.050

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0 10 20 30 40

Posição de cada Fiada em cm

Des

loca

men

to R

elat

ivo

em m

m

0.9 MPa1.3 MPa1.4 MPa1.7 MPa2.0 MPa

(a)

Deslocamento Relativo em cada Fiadado Ensaio 1.b

-0.200

-0.150

-0.100

-0.050

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0 10 20 30 40

Posição de cada Fiada em cm

Des

loca

men

to R

elat

ivo

em m

m

0.9 MPa1.3 MPa1.4 MPa1.7 MPa2.0 MPa

(b)

Figura 4.15 – Deslocamento relativo das várias fiadas para diferentes incrementos de carga: (a) para o primeiro ensaio e (b) para o segundo ensaio.

Através da Figura 4.16 pode-se também observar que, para a fiada 2 e 3,

aparentemente as zonas em que o macaco está mais ajustado com o rasgo, a tensão que iguala a distância inicial entre as miras varia entre 1.1 e 1.3 MPa, pelo que se conclui que a tensão média na junta entre os blocos rondará o valor de 1.2 MPa.

Os valores da tensão na parede σ foram calculados pela fórmula habitual:

σ = Km × Ka × p em que Km é o factor de calibração do macaco-plano (0.85), Ka é a razão entre a área do macaco-plano e a área média do rasgo (≅1.0 para o rasgo efectuado) e p é a pressão medida no macaco-plano, i.e. no sistema hidráulico.

31

Tensão Instalada versus Deslocamento Relativo do Ensaio 1.a

-0.150

-0.100

-0.050

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2

Tensão Instalada em MPa

Des

loca

men

to R

elat

ivo

em m

mFiada 1Fiada 2Fiada 3

(a)

Tensão Instalada versus Deslocamento Relativo do Ensaio 1.b

-0.150

-0.100

-0.050

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2

Tensão Instalada em MPa

Des

loca

men

to R

elat

ivo

em m

m

Fiada 1Fiada 2Fiada 3

(b)

Figura 4.16 – Variação do deslocamento relativo em função da tensão instalada para as diversas fiadas: (a) para o primeiro ensaio; e (b) para o segundo

Salienta-se que o valor obtido é substancialmente mais elevado que o valor previsto por um cálculo simplificado. Calculando a área média da secção transversal da parede e abóbadas de 13.0 m2 e uma largura média da parede de 1.15 m, resultaria uma tensão esperada de:

σ = 13 m2 × 25 kN/m3 (peso volúmico) / 1.15 m = 0.3 MPa.

Atendendo a que o ensaio foi realizado numa zona próxima de uma abertura (uma vez que se tratava de uma zona de alvenaria mais regular) e que carga aplicada pela abóbada nervurada do 1º piso é concentrada nas mísulas, obtém-se um valor da tensão de cerca de 0.40 MPa, ver Figura 4.17. Adicionalmente é razoável admitir que a espessura da parede assume o valor efectivo de 0.80 m. Este valor é o valor médio da espessura da parede exterior da ala poente e das parede exteriores das alas sul e nascente em zonas não contíguas a outras dependências. Para esta nova espessura obtém-se uma valor da tensão vertical mais próximo do valor medido com recurso aos macacos-planos e igual a

σ = 0.4 MPa × 1.15 m (espessura aparente) / 0.80 m (espessura efectiva) = 0.6 MPa.

32

Figura 4.17 – Distribuição das tensões verticais na zona da abertura, recorrendo a um

programa de elementos finitos.

A diferença entre o valor da tensão obtido com os macacos-planos (1.2 MPa) e o

valor previsto pelo cálculo (0.6 MPa) poderá ser justificada pelo deficiente comportamento da fiada 1, referido anteriormente. Este comportamento poderá ser devido a um deficiente contacto entre o macaco-plano e o bloco ou poderá ser devido à irregularidade da alvenaria, existindo cerca de metade do bloco não activo por deficiente contacto. Na opinião dos autores, a última hipótese é a mais razoável.

Salienta-se que a tensão obtida no local com recurso a macacos-planos é relativamente baixa para a alvenaria da construção pelo que é razoável admitir que as paredes possuem uma segurança satisfatória para as tensões verticais. Esta constatação não permite, de forma alguma, validar a estabilidade global da parede por derrubamento (devido aos impulsos horizontais das abóbadas).

4.4. EXTRACÇÃO DE CAROTES Tendo em vista a comprovação da constituição interna das abóbadas e a

caracterização mecânica dos seus elementos constituintes, foram extraídas três carotes de diâmetro 75 mm para recolha de amostras. Uma das carotes foi extraída do alinhamento do fecho da abóbada de berço do 2º piso (carote CA3) e duas das carotes foram extraídas do alinhamento do fecho das abóbadas nervuradas do 1º piso (carotes CA1 e CA2), ver Figura 4.18. Atendendo à qualidade do material de enchimento, a carote CA3 ficou totalmente desagregada pelo que não é possível representá-la. As carotes CA1 e CA2 possuem um comprimento de 0.34 m e foram retiradas relativamente incólumes.

Salienta-se que as carotes confirmaram a constituição interna das abóbadas de berço, descrita na Secção 4.2.

pparede+abóbada 2º piso pabóbada 1º piso

33

(a)

(b)

(c) (d)

Figura 4.18 – Aspecto das carotes extraídas da abóbada nervurada do 1º piso (ala sul): (a) carote CA1, (b) carote CA2, (c) extracção das carotes CA1 e CA2, e (d) pormenor da extracção da carote CA1.

4.5. CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA, FÍSICA E MECÂNICA DOS MATERIAIS CONSTITUINTES DAS ABÓBADAS E REBOCOS O estudo relativo à determinação da composição de argamassas e características

mecânicas e físicas dos tijolos cerâmicos está incluído no Anexo C, tendo sido realizados ensaios de análise de Raio-X, determinação do resíduo insolúvel e determinação da perda ao fogo das argamassas e ensaios de absorção por capilaridade e por imersão dos tijolos, determinação das resistências à flexão e à compressão dos tijolos.

Para esse efeito foram recolhidas amostras de argamassa de reboco, amostras de tijolo no local e tijolos completos resultantes das obras realizadas pela DGMEN. Foram ainda utilizadas as carotes CA1 e CA2 referidas na secção anterior.

Os ensaios realizados indicam que os tijolos encontrados são de qualidade baixa em comparação com o padrão dos tijolos presentemente fabricados. A absorção em água fria é da ordem dos 19% com uma massa volúmica de 1560 kN/m3. A absorção elevada torna o elemento especialmente vulnerável aos ciclos de gelo e degelo e pela determinação das normas em vigor não será um tijolo cerâmico durável. A resistências à compressão é relativamente elevada e pode parecer aceitável, contudo, deve-se notar a altura reduzida dos provetes (40 mm) e o efeito de cintagem do equipamento adoptado. A tensão de flexão é relativamente baixa de maioria dos provetes (menor do que 1.5 MPa), o que confirma a qualidade inferior dos mesmos. Assim, pode-se concluir que os tijolos não são duráveis e são sujeitos a perda de peso e resistência devido aos ciclos de gelo e degelo que se encontram sujeitos. Esta conclusão foi confirmada numa visita ao claustro durante o mês de Novembro, em que se observaram diversas formações geladas na superfície dos tijolos, ver Figura 4.18.

34

(a) (b)

Figura 4.19 – Comprovação da acção de gelo-degelo sobre os tijolos (abóbadas nervuradas da ala nascente do 1º piso). Salienta-se que na altura em que as fotografias foram realizadas não foi possível detectar gelo noutros locais que não os tijolos no intradorso das abóbadas.

Os elementos retirados da argamassa encontram-se com a cor avermelhada em certas

zonas. Verificou-se que a mesma é uma coloração superficial provavelmente nas zonas adjacentes aos tijolos que perderam elementos da sua constituição para a argamassa. Na superfície exterior de alguns rebocos detectou-se ainda a coloração avermelhada que sob microscópio óptico pareceu uma pintura ou coloração superficial muito mais dura que o anterior. Em consequência da raspagem da côr superficial verificou-se destacamento de elementos como ocorre normalmente no caso de elementos pintados.

Assim, poder-se-á apontar para duas causas da existência da coloração: 1. A difusão de partículas do tijolo em meio aquoso e ligação pozolânica com a

argamassa. Este mecanismo tem maior probabilidade de ocorrência junto das fissuras e áreas de contacto com tijolos mais avermelhados.

2. Na superfície de alguns rebocos não é de excluir a possibilidade de se ter realizado uma pintura intencional que poderá ter tido tijolo finamente moído como pigmento.

Considerando a percentagem dos carbonatos nos dois tipos de argamassas encontradas poder-se-á concluir que o traço da argamassa de assentamento da alvenaria de tijolo das abóbadas é aproximadamente 1:5 em peso e 1:3 em volume.

Foram ainda realizados ensaios de compressão, sob controlo de deslocamento, aos materiais obtidos das carotes para melhor estimar as propriedades mecânicas dos materiais utilizados na construção das abóbadas do claustro. Estes ensaios encontram-se descritos na secção seguinte.

4.5.1. Ensaios de Compressão aos Materiais das Carotes

Procedeu-se à realização de ensaios de compressão monotónicos, com controlo de deslocamento, em provetes cúbicos obtidos a partir dos carotes indicados na secção anterior. Na Figura 4.20 indica-se o número de provetes ensaiados assim como o local de onde foram retirados dos carotes. Deste modo, foram realizados 3 provetes de tijolo, T1, T2 e T3 e 2 provetes de argamassa, A1 e A2. O provete T2 foi danificado na altura do ajuste do equipamento de ensaio pelo que não foi possível extrair quaisquer resultados. As dimensões dos restantes provetes estão apresentadas na Tabela 4.1.

35

(a)

(b)

(c)

Figura 4.20 – Ensaios de compressão nos materiais resultantes da extracção das carotes: (a) localização nos carotes da extracção dos provetes, (b) provetes utilizados e (c) equipamento de ensaio utilizado.

Tabela 4.1 – Dimensões dos provetes.

Provete Dimensões em Planta

[mm]

Área [mm2]

Altura [mm]

T1 36 × 46 1656 49 T3 40 × 50 2000 60 A1 29 × 40 1160 48 A2 40 × 39 1560 48

Os provetes foram ensaiados com a aplicação de duas folhas de teflon oleadas na base e nos topos, para que não existissem efeitos de cintagem entre o provete e o equipamento de ensaio.

Após a realização dos ensaios para caracterizar um pouco do comportamento pós-pico dos materiais, os provetes estavam marcados por diversas fendas, fendas essas que se desenvolviam, sobretudo, na vertical, com destacamento do material (ver Figura 4.21).

100 mm

A1 T2 T1

A2 T3

36

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 4.21 – Estado dos provetes após ensaio: (a) provete T1; (b) T3; (c) A1; e (d) A2

Analisando os gráficos de comportamento dos dois materiais (ver Figura 4.22a),

pode-se concluir que para o caso dos tijolos não existem diferenças significativas para a rigidez, sendo o módulo de elasticidade do tijolo Eb = 7.3 GPa. A resistência do tijolo resultou em σT1 = 4.5 MPa para o provete T1 e σT3 = 5.8 MPa para o provete T3, sendo o valor médio da resistência à compressão do tijolo fb = 5.2 MPa. Estes valores são mais reduzidos que os valores referidos no Anexo C uma vez que o efeito de cintagem do equipamento de ensaio foi eliminado pela aplicação das folhas de teflon. O comportamento pós-pico do material apresenta ductilidade elevada, o que seria de esperar em função da resistência encontrada

Nos ensaios sobre a argamassa (ver Figura 4.22b), encontrou-se maior variabilidade nos resultados, quer em rigidez, quer em resistência. Em relação à rigidez, o provete A1 tem um módulo de elasticidade de 6.0 GPa e o provete A2 cerca de 11.1 GPa, sendo o módulo de elasticidade médio Em = 8.6 MPa. Quanto à resistência, o provete A1 ofereceu uma resistência próxima dos 5.0 MPa e o provete A2 cerca de 2.7 MPa, sendo o valor médio da resistência à compressão da argamassa fm = 3.8 MPa.

Os valores apresentados para a rigidez e resistência da argamassa diferem na razão de quase 1:2. Contudo, esta variação das propriedades é admissível para este tipo de material e para a sua aplicação (complexa) nas abóbadas.

No que respeita ao comportamento pós-pico da argamassa, o material apresenta um comportamento bastante plástico e com ductilidade muito elevada.

37

FORÇA versus DESLOCAMENTOnos Provetes de Tijolo

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

Deslocamento em µm

Forç

a em

N

T1

T3

(a)

FORÇA versus DESLOCAMENTOnos Provetes de Argamassa

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

Deslocamento em µm

Forç

a em

N

A1

A2

(b)

Figura 4.22 – Curvas de comportamento dos materiais: (a) para os provetes de tijolo; a (b) para os provetes de argamassa

Em função destes resultados é possível estimar as características de deformabilidade

e resistência da alvenaria de tijolo das abóbadas. A resistência característica à compressão da alvenaria fk, de acordo com o Eurocódigo 6, resulta em

MPa4.28.32.560.0 25.065.025.065.0 =××=××= mbk ffKf

e o valor de cálculo da resistência à compressão da alvenaria para estados limites últimos (sem a acção do sismo) fd seria dado por

38

MPa0.15.24.2

===M

kd

ff

γ.

A deformabilidade da alvenaria de tijolo pode ser estimada por homogeneização dos materiais constituintes resultando num módulo de elasticidade E igual a

GPa8.35.0

3.704.0

6.802.0

04.002.0=×

+

+=×

+

+= ρ

u

u

m

m

um

Et

Et

ttE ,

onde tm representa a espessura da argamassa, tu representa a espessura do tijolo e ρ representa um factor de eficiência da junta associado à deficiente superfície de aderência entre os dois materiais (admitido igual a 0.5).

39

5. ANÁLISE ESTRUTURAL Nesta secção apresenta-se um conjunto de análises estruturais tendo em vista a

justificação das patologias observadas, uma estimativa da segurança da estrutura e a definição de recomendações sobre a intervenção estrutural.

Para esse efeito foram efectuadas diferentes análises, planas e tridimensionais, de zonas do claustro consideradas críticas. Em termos de análise plana considerou-se unicamente um módulo repetitivo da abóbada de berço do 2º piso, uma vez que esta é a zona do claustro com riscos evidentes de colapso e que não se encontra escorada. Em termos de análise tridimensional considerou-se um módulo repetitivo que inclui a abóbada de berço do 2º piso e as abóbadas nervuradas do 1º piso.

Para a definição da geometria, utilizaram-se os resultados da inspecção e levantamento descritos nos capítulos 3 e 4.

Na definição das propriedades dos materiais, adoptaram-se os resultados do capítulo 4 no caso da alvenaria de tijolo e valores nominais adequados para os restantes materiais, indicados na Tabela 5.1. Para as acções considerou-se apenas o peso próprio dos materiais.

Tabela 5.1 – Propriedades dos materiais.

Material Módulo de elasticidade E [GPa]

Coeficiente de Poisson ν [−]

Peso volúmico γ [kN/m3]

Alvenaria de tijolo 3.8 0.2 18 Alvenaria de granito 2.5 0.2 22

Material de enchimento 0.5 0.2 20

5.1. ANÁLISE PLANA O modelo plano simplificado adoptado representa um módulo repetitivo da abóbada

de berço do 2º piso e das respectivas paredes, ver Figura 5.1.

Figura 5.1 – Módulo repetitivo representado com o modelo plano.

40

5.1.1. Análise das condições de apoio Numa primeira fase, efectuou-se um estudo em que se compararam os resultados

associados à definição de quatro condições de apoio diferentes (adoptando-se em todos os casos, comportamento elástico e linear), ver Figura 5.2. Nesta figura representam-se os três materiais diferentes referidos anteriormente (alvenaria de tijolo, alvenaria de pedra e material de enchimento). Salienta-se ainda a não-simetria da estrutura, quer em termos de espessura das paredes, quer em termos da existência de aberturas nas paredes interiores dos claustros. A diferença de rigidez entre as paredes exteriores e as paredes interiores conduzem aos movimentos no sentido do interior do claustro verificados na estrutura.

Na Tabela 5.2 encontram-se condensados os resultados da análise linear, em termos de deslocamentos verticais do fecho (intradorso), deslocamentos horizontais da extremidade superior direita da estrutura no sentido do interior do claustro e tensões principais de tracção máximas. Salienta-se desde já que os valores dos deslocamentos do fecho são notoriamente pequenos (na ordem do milímetro), quando comparados com os deslocamentos verificados na estrutura (deslocamentos diferenciais horizontais na ordem dos 4 cm).

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5.2 – Modelos adoptados para verificação das condições de apoio: (a) M1 – encastramento, (b) M2 – rótulas, (c) M3 – encastramento deslizante e (d) M4 – rótulas deslizantes.

41

Tabela 5.2 – Comparação entre modelos adoptados para a verificação das condições de apoio.

Modelo Tipo de análise Deslocamento do fecho [mm]

Deslocamento horizontal [mm]

Tensão máxima de tracção [MPa]

M1 Linear 0.68 0.37 0.15 M2 Linear 0.92 1.12 0.26 M3 Linear 0.75 0.39 0.18 M4 Linear 1.19 1.43 0.34

Ainda que os deslocamentos sejam manifestamente reduzidos, são muito

significativos os efeitos do encastramento nos apoios e do deslizamento horizontal devido à deformabilidade do 1º piso (adoptou-se uma rigidez horizontal equivalente de 75 MN/m2 para simular o efeito das abóbadas nervuradas do 1º piso e da parede entre o r/c e 1º piso). Constata-se que:

• a liberdade de rotação dos apoios conduz a um deslocamento horizontal três a quatro vezes o valor obtido admitindo encastramento. A tensão máxima de tracção aumenta para o dobro;

• o efeito da deformabilidade do 1º piso é pouco significativo no caso de condições de encastramento, mas possui expressão no caso de existir liberdade de rotação;

• as diferenças máximas entre modelos condicionam adicionalmente a análise. No entanto, os deslocamentos máximos são muito inferiores aos valores observados na estrutura, o que implica que o comportamento não linear dos materiais e a interacção solo-estrutura são os aspectos fundamentais que permitem explicar o comportamento da estrutura. O modelo M3 é o que parece aproximar-se mais da realidade pelo que será adoptado na secção seguinte.

5.1.2. Análise não-linear com interacção solo-estrutura A análise não-linear de estruturas é uma ferramenta poderosa que permite reproduzir

o comportamento das estruturas desde a sua fase elástica, passando pela fendilhação, até ao colapso completo da estrutura.

Admitiu-se que o material de enchimento e a alvenaria de pedra possuem uma resistência à tracção nula. A interacção solo-estrutura foi modelada com elementos de interface, cuja rigidez vertical é igual a 10 MPa/m em resultado dos ensaios geotécnicos referidos no capítulo 4. Efectuou-se uma análise fisicamente e geometricamente não-linear, tendo como objectivo assegurar um deslocamento horizontal para o interior do claustro de cerca de 4.0 cm, para a carga permanente a que a estrutura está sujeita (peso próprio). A obtenção das propriedades não-lineares da alvenaria de tijolo foi efectuada por tentativas até se obter um valor do deslocamento horizontal próximo do pretendido.

Para a lei constitutiva do material, adoptou-se o modelo de plasticidade de Rankine (critério da tensão principal máxima) com um valor apropriado da resistência à tracção para a alvenaria de tijolo, que representa o limite máximo de tensões de tracção. Nestas condições, o valor da resistência à tracção obtido de acordo com o processo descrito foi 0.1 MPa, o que representa um valor corrente.

Os resultados obtidos em termos de factor de carga vs. deslocamento vertical no fecho e deslocamento horizontal na extremidade superior direita da estrutura estão ilustrados na Figura 5.3. Verifica-se que o factor de segurança é praticamente inexistente pelo que a estrutura não parece oferecer qualquer reserva de segurança.

42

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

Deslocamento (cm)

Fact

or d

e ca

rga

Horizontal

Vertical

Figura 5.3 – Relação entre o factor de carga e os deslocamentos monitorizados.

A Figura 5.4 ilustra a forma de colapso e as zonas onde o modelo prevê dano no

material de enchimento e na abóbada de berço. Verifica-se que a zona de ligação entre a parede interior e o material de enchimento é a zona mais crítica com fendilhação muito pronunciada, bem como a zona do fecho da abóbada de berço. Salienta-se, no entanto, que o modelo não prevê a separação entre a parede exterior e o material de enchimento, tal como se observa na construção.

Realizou-se ainda uma análise adicional. A Figura 5.5 apresenta a comparação entre os resultados da análise original e a análise adicional em que não foi considera a interacção solo-estrutura. Esta análise permite concluir que, na ausência do efeito do solo, o factor de segurança da estrutura é superior a 1.2 e o deslocamento horizontal para as cargas verticais aplicadas seria de apenas 0.5 cm. Este valor é manifestamente inferior aos valores apresentados pela estrutura.

Parece ser possível concluir que se deverá verificar uma das seguintes hipóteses (ou ambas em simultâneo):

• os danos na estrutura parecem ser fortemente aumentados pelo deficiente comportamento das fundações;

• caso o comportamento das fundações não seja tomado em consideração não é possível reproduzir os elevados deslocamentos que a estrutura apresenta na realidade, adoptando valores adequados para as propriedades dos materiais. No entanto, é possível que os deslocamentos ao longo do tempo tenham aumentado por efeito das acções cíclicas (gelo-degelo e variação de temperatura) e pela deterioração do materiais constituintes. Neste caso, o aumento de deformações no tempo relativamente às previsões do modelo (análise para acções de curta duração) seria de um para dez, o que, novamente, demonstra o desadequado nível de segurança da estrutura.

43

(a) (b)

(c)

(d)

Figura 5.4 – Resultados da análise plana para um factor de carga igual à unidade: (a) deformada dos diferentes materiais, (b) deformada da malha de elementos finitos, (c) localização do dano na estrutura completa e (d) localização do dano na abóbada de berço. Nesta figura o dano representa a extensão plástica equivalente.

Interior do claustro

Exterior do claustro

44

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

Deslocamento (cm)

Fact

or d

e ca

rga

C/ efeito do solo

S/ efeito do solo

Figura 5.5 – Análise da influência do efeito do solo na resposta da estrutura. Representa-se

o deslocamento horizontal na extremidade superior direita da estrutura.

5.2. ANÁLISE TRIDIMENSIONAL

Com o objectivo de validar os resultados apresentados na secção anterior, optou-se por realizar uma modelação tridimensional de um módulo repetitivo da ala sul desde a fundação até à cobertura, considerando exclusivamente comportamento linear elástico dos materiais.

Na Figura 5.6 é indicada a malha de elementos finitos, constituída por blocos tridimensionais dispostos de modo a traduzir a geometria real.

Figura 5.6 – Malha de elementos finitos adoptada para a modelação tridimensional.

Para as acções gravíticas consideradas, a Figura 5.7 representa a deformada da estrutura, sendo possível comprovar os deslocamentos referidos anteriormente no sentido

45

do interior do claustro. Esta deformação verifica-se realmente na construção, tal como referido no capítulo 3. A análise permite ainda comprovar a validade da análise plana efectuada na secção anterior e respectivas conclusões. O deslocamento vertical entre o fecho (intradorso) da abóbada de berço do 2º piso e o arranque da parede entre o 1º e 2º piso, obtido com o modelo tridimensional, é cerca de 0.6 mm, enquanto que o valor obtido com o modelo plano foi 0.68 mm (modelo M1). O deslocamento relativo horizontal entre a extremidade superior direita do claustro e o nível do 1º piso é de cerca de 0.4 mm, enquanto que o valor obtido com o modelo plano foi 0.37 mm (modelo M1). Salienta-se novamente que a ordem dos deslocamentos obtidos é francamente inferior aos valores exibidos pela estrutura.

(a) (b)

Figura 5.7 – Deformada obtida com a modelação tridimensional (acções verticais): (a) perspectiva e (b) corte transversal.

A Figura 5.8 ilustra ainda as tensões principais máximas (de tracção) e mínimas (de

compressão). Verifica-se que as tensões máximas de tracção ao nível da abóbada de berço do 2º piso são cerca de 0.16 MPa o que valida novamente os valores obtidos com o modelo plano.

As tensões principais de tracção na estrutura assumem um valor máximo de apenas 0.25 MPa e as tensões principais de compressão assumem uma valor máximo de cerca de 0.6 MPa. Ambos os valores são moderados pelo que as severas patologias apresentadas pela estrutura são de facto explicadas pelo seu comportamento não-linear. Atendendo aos valores elevados dos deslocamentos na estrutura é possível reafirmar que o nível de segurança da estrutura é incompatível com a sua utilização para qualquer fim e que resulta necessária uma intervenção imediata.

Interior doclaustro

Exterior do claustro

46

(a) (b)

Figura 5.8 – Representação das tensões principais sobre a estrutura deformada: (a) tensões principais máximas e (b) tensões principais mínimas.

47

6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

6.1. CONCLUSÕES

Historial Foi possível constatar que as patologias que afectam a estabilidade da construção não

são recentes. Em 1963, existem indicações em como “o lado poente do claustro grande ameaçava ruir. Abriram borrascas as arcarias, desencostando-se dos apoios das colunas, e espera-se de um momento para o outro o fragor do desabar daquelas relíquias”. Repete-se a referência que o claustro grande se vai perder, “a menos que sejam tomadas as medidas que se impõem”. Em 1980, descrevem-se “profundas brechas nas abóbadas, fechos das ogivas a soltarem-se, desaprumos de parede da ordem dos 0.32 m. É ainda possível concluir que, em 1981, ver Figura 6.1, a abóbada de berço do 2º piso da ala Sul apresentava já fendilhação muito pronunciada, bem como afastamento entre as paredes e o material de enchimento do extradorso na sua zona superior.

Figura 6.1 – Aspecto da abóbada de berço do 2º piso da ala Sul (1981)

Estado actual

O estado de degradação do claustro em estudo (claustro grande) é evidenciada por um conjunto de patologias que se distribuem de modo generalizado pela construção que recomendam uma intervenção urgente e global no mosteiro.

As patologias caracterizam-se pela existência de colonizações biológicas associadas por vezes a manchas de humidade, pela deterioração do tijolo constituinte das abóbadas, por um conjunto de fendas de espessura variável, por zonas de pedra em situação de rotura por compressão com sinais de esmagamento e por deformações excessivas nas paredes e abóbadas.

Do ponto de vista de estabilidade da estrutura, referem-se os seguintes aspectos mais preocupantes:

• As abóbadas de berço da ala sul e da ala nascente do segundo piso possuem fendilhação excessiva. Em função da deformação verificada na estrutura, parece adequado admitir-se que qualquer ruína destas abóbadas de berço será total e com consequências dramáticas.

• As abóbadas nervuradas dos cunhais SE e NO do 2º piso possuem fendilhação excessiva. A deformação do cunhal SE é inaceitável. Foi medida

Fenda na abóbada deberço existente em 1981

48

uma separação de 120 mm entre as paredes sul e nascente e uma separação de 50 mm entre a parede nascente e a abóbada nervurada.

• As abóbadas nervuradas do 1º piso da ala sul e poente possuem fendilhação excessiva. Verificam-se ainda deslocamentos excessivos no extradorso destas abóbadas e um diferencial ao nível do fecho das abóbadas da ala sul na ordem dos 10 cm. Estes valores são relativamente elevados, face à rigidez da estrutura e ordem das dimensões dos elementos estruturais.

• As paredes apresentam fendilhação generalizada. Com excepção de algumas zonas bem definidas, a fendilhação não é muito significativa. No entanto, as paredes apresentam deformações consideráveis para fora do plano. Todas as paredes interiores do claustro se encontram com uma “barriga” considerável para o interior. O deslocamento normal máximo para o interior atinge valores entre 0.10 a 0.20 m. Estes valores são claramente inaceitáveis, face à espessura das paredes.

• O extradorso das abóbadas das alas sul e poente encontra-se afastado das paredes. No caso da parede exterior da ala poente, o valor máximo da separação entre as abóbadas do 1º piso e a parede exterior da ala poente atinge cerca de 80 mm. No caso da ala sul, o afastamento entre a parede exterior e o extradorso das abóbadas atinge 40 mm, enquanto que o afastamento com a parede interior atinge 30 mm.

• O arranque dos arcos de algumas abóbadas nervuradas do 1º piso encontram-se francamente deteriorados com sinais evidentes de esmagamento. As zonas de pedra esmagada localizam-se, com expressão mais significativa, na ala poente ainda que exista também esmagamento em alguns arcos da ala sul. Este fenómeno é particularmente gravoso já que uma eventual ruína associada ao esmagamento da pedra será, em princípio, frágil e imediata.

• Verifica-se que uma parte significativa da área em planta das abóbadas apresenta tijolo muito deteriorado, com perda da secção geométrica resistente. As zonas de tijolo mais danificado distribuem-se pelas abóbadas de berço do 2º piso e pelas abóbadas nervuradas do 1º piso.

Referem-se ainda as seguintes patologias menos severas do ponto de vista de estabilidade da estrutura:

• Existe micro-fissuração existente em alguns dos rebocos, provavelmente provocada pela infiltração de água e ciclos de gelo-degelo associados.

• Verificou-se ainda que o estado de abandono da construção e as infiltrações de água têm resultado em manchas e colonizações biológicas generalizadas. Nas fachadas exteriores, a combinação dos dois factores e os ciclos de gelo-degelo já conduziram ao desaparecimento do trabalhado das pedras nos frontais de algumas janelas.

• É ainda visível humidade ascensional, com relevo para a parede da ala nascente.

Resultados dos ensaios e sondagens

Tendo em vista a caracterização da construção, a justificação das patologias observadas e a definição das medidas correctivas adequadas, realizaram-se um conjunto de ensaios e sondagens que incluíram sondagens geotécnicas, inspecções com câmaras boroscópicas, ensaios com macacos-planos, extracção de carotes e ensaios de caracterização química, física e mecânica dos materiais constituintes.

49

Estes ensaios permitiram concluir que: • As camadas superiores do solo, onde os pilares do claustro estão fundados,

têm baixa resistência e apresentam uma variabilidade elevada. As fundações dos pilares parecem assentar sobre aterro ou solo vegetal. As fundações dos pilares são muito deficientes, constituídas por uma alvenaria de granito irregular com uma camada de argila de regularização. As fundações das paredes exteriores parecem ser medievais e de boa qualidade, não tendo sido possível confirmar a profundidade de contacto com o solo.

• As paredes de alvenaria de granito do claustro são realizadas com blocos de granito com grandes dimensões, assentes em diversas zonas com junta seca ou ligeira camada de argila de assentamento. Estas paredes encontram-se em boas condições de estabilidade interna e as tensões instaladas são moderadas. Será de recear apenas o colapso das paredes por momento derrubador e não por separação dos blocos que a constituem.

• A abóbadas são realizadas com uma espessura de cerca de 0.20 m em alvenaria de tijolo e enchimento de argila com coesão reduzida. Prevê-se uma resistência de cálculo à compressão da alvenaria de tijolo de cerca de 1.0 MPa e um módulo de elasticidade de cerca de 3.8 GPa.

• Os ensaios realizados indicam que os tijolos encontrados são de qualidade baixa e de absorção elevada, o que torna o elemento especialmente vulnerável aos ciclos de gelo e degelo.

• O traço da argamassa de assentamento da alvenaria de tijolo das abóbadas é aproximadamente 1:5 em peso e 1:3 em volume.

• A coloração das argamassas de reboco deverá ser devida à difusão de partículas do tijolo em meio aquoso e ligação pozolânica com a argamassa bem como à pintura intencional que poderá ter tido tijolo finamente moído como pigmento.

Resultados da análise estrutural Tendo em vista a justificação das patologias observadas, a estimativa da segurança

da estrutura e a definição de recomendações sobre a intervenção estrutural, foi realizado um conjunto de análises estruturais, incluindo análise plana e tridimensional bem como análise das condições de apoio da estrutura e interacção solo-estrutura.

Estes ensaios permitiram concluir que: • Atendendo à assimetria entre as paredes exteriores e interiores do claustro,

as acções gravíticas sobre a estrutura conduzem a deslocamentos para o interior do claustro, tal como se verifica na construção.

• Recorrendo a um cálculo linear da estrutura, o valor dos deslocamentos é muito reduzido (da ordem do milímetro) e o valor das tensões é moderado (tensões de tracção máximas inferiores a 0.25 MPa e tensões de compressão máximas inferiores a 0.6 MPa). O comportamento observado na estrutura apenas pode ser reproduzido recorrendo a uma análise com consideração do comportamento não-linear material e geométrico da resposta da estrutura.

• Apenas foi possível obter deslocamentos horizontais da estrutura da ordem dos deslocamentos verificados na construção, com a consideração da interacção solo-estrutura. Estes resultam indiciam que o deficiente comportamento das fundações contribui decisivamente para as patologias estruturais observadas.

50

• Atendendo aos valores elevados dos deslocamentos observados na construção e à deterioração das abóbadas de tijolo é possível reafirmar que o nível de segurança da estrutura é incompatível com a sua utilização para qualquer fim e que resulta necessária uma intervenção imediata.

6.2. RECOMENDAÇÕES

O conjunto de patologias estruturais e não estruturais descritas no claustro grande do mosteiro de Salzedas, associadas ao valor arquitectónico do imóvel justificam uma intervenção abrangente no claustro. Atendendo à gravidade das patologias estruturais descritas recomenda-se a efectivação de algumas medidas imediatas tendo em vista a limitação de danos suplementares e eventual ruína da estrutura. Referem-se em seguida um conjunto de medidas de deverão ser consideradas para a reabilitação estrutural da construção.

Medidas imediatas

1. De forma a limitar a progressiva deterioração do tijolo que constitui as abóbadas, a infiltração de águas pluviais pelas coberturas deverá ser impedida já para o presente inverno, por exemplo, recorrendo à colocação de oleados ou filmes em PVC provisórios sobre as abóbadas do 2º piso.

2. O cunhal SE do claustro apresenta risco elevado de ruína pelo que, preferencialmente, as suas paredes exteriores deverão ser escoradas. Em alternativa, é possível escorar as abóbadas cruzadas do cunhal pelo interior. Nesse caso é absolutamente necessário, começar por escorar e remover a carga da abóbada do 1º piso antes de escorar a abóbada do 2º piso.

3. As abóbadas da ala sul deverão ser escoradas da forma descrita no ponto anterior ou, em alternativa, a abóbada de berço do 2º piso deverá ser monitorizada em contínuo (deslocamento vertical do fecho e deslocamento horizontal para o interior do claustro). Neste último caso, qualquer deslocamento adicional superior a dois milímetros deverá ser considerado grave e conduzir ao escoramento imediato.

Medidas a curto prazo

4. A abóbada de berço do 2º piso da ala sul deverá ser consolidada com recurso a tirantes sobre o extradorso das abóbadas de alvenaria de tijolo. Recomenda-se ainda o reforço com mantas de plásticos reforçados com fibras de vidro pelo intradorso da abóbada.

5. As abóbadas de berço do 2º piso da ala norte e ala nascente deverão ser reforçadas com recurso a redes de metal distendido em aço inox ou redes de fibra de vidro resistente a alcális.

6. As abóbadas nervuradas do 1º piso da ala sul deverão ser atirantadas sobre o extradorso das abóbadas de alvenaria de tijolo, com injecção das pedras de apoio das nervuras fendidas e substituição do material de enchimento por betão alveolar (peso específico de 300 kg/m3).

7. Nas abóbadas nervuradas do 1º piso da ala poente é necessário remover o material de enchimento, recolocar as nervuras e arcos formeiros em posição e substituir um número elevado de pedras nestes elementos. Recomenda-se também o atirantamento e

51

a colocação de novo material de enchimento em betão alveloar ou betão leve de Leca 8/16 com peso específico de 600 kg/m3.

8. As fundações do claustro deverão ser reforçadas (em 1º fase poderá ser razoável considerar apenas o reforço das paredes interiores da ala sul, poente e nascente), com recurso a micro-estacas ou injecção do solo.

Guimarães, 5 de Dezembro de 2000. O Engenheiro Responsável, Visto, O Director do LEC Paulo B. Lourenço Paulo A.A. Pereira (Eng. Civil, Professor Associado) (Eng. Civil, Professor Associado)

ANEXO

A. PEÇAS DESENHADAS

Levantamento das anomalias na construção (fendas, colonizações biológicas, zonas de

pedra esmagada e zonas com tijolo deteriorado):

– Planta do 1º piso (fendilhação)........................................ Desenho N.º 1

– Planta do 1º piso (tijolo deteriorado)............................... Desenho N.º 2

– Planta do 2º piso (fendilhação e colonizações)................ Desenho N.º 3

– Planta do 2º piso (tijolo deteriorado)............................... Desenho N.º 4

– Corte AA’ (Parede interior da ala nascente).................... Desenho N.º 5

– Corte BB’ (Parede exterior da ala nascente).................... Desenho N.º 6

– Corte CC’ (Parede interior da ala poente)........................Desenho N.º 7

– Corte DD’ (Parede exterior da ala poente)...................... Desenho N.º 8

– Corte EE’ (Parede interior da ala sul).............................. Desenho N.º 9

– Corte FF (Parede exterior da ala sul)............................... Desenho N.º 10

– Corte GG’ (Parede interior da ala norte)..........................Desenho N.º 11

– Corte HH’ (Parede exterior da ala norte)......................... Desenho N.º 12

Levantamento topográfico dos deslocamentos na construção:

– Planta do 1º piso (Deslocamentos do intradorso) .......... Desenho N.º 13

– Planta do 1º piso (Deslocamentos do extradorso) .......... Desenho N.º 14

– Planta do 2º piso (Deslocamentos do intradorso) .......... Desenho N.º 15

– Planta do 2º piso (Deslocamentos do extradorso) .......... Desenho N.º 16

– Alçado da parede interior da ala nascente ..................... Desenho N.º 17

– Alçado da parede interior da ala poente ......................... Desenho N.º 18

– Alçado da parede exterior da ala poente ........................ Desenho N.º 19

– Alçado da parede interior da ala sul ............................... Desenho N.º 20

– Alçado da parede interior da ala norte ........................... Desenho N.º 21

Levantamento geotécnico:

– Identificação da prospecção geotécnica .......................... Desenho N.º 22

– Perfil do terreno na direcção nascente-poente ................ Desenho N.º 23

– Perfil do terreno na direcção norte-sul ............................ Desenho N.º 24

Localização dos ensaios:

– Planta do 1º piso ............................................................. Desenho N.º 25

– Planta do 2º piso ............................................................. Desenho N.º 26

ANEXO

B. RELATÓRIO GEOTÉCNICO

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP1

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4

Profundidade (m)

Nº de Pancadas e Rpd

Nº panc.

Rpd

Entidade : IPPARObra : Diagnóstico sobre as condilões de estabilidade do claustro

de Salzedas em Tarouca.Concelho : TaroucaFreguesia : SalzedasData : 03.08.00

PENETRÓMETRO DINÂMICO PESADO (BORROS)

Peso de cada vara: 6.242 KgPeso dos batentes : 30 KgPeso do pilão : 63.22 KgAltura de queda : 50 CmSecção da ponteira : 15.9 cm2Penetração para n pancadas : 20 Cm

Ensaio nº : PDP1Cota da boca do furo : mesma cota do piso em pedra

Rpd = Resistência de Ponta Aparente (Dinâmica) (Kgf/cm2)

Profundi. (m Nº de varas Nº de Rpd Obs.Pancadas

0 0 0 00.2 1 0 0.000.4 1 2 12.640.6 1 3 18.950.8 1 5 31.591 2 8 47.561.2 2 9 53.511.4 2 10 59.451.6 2 9 53.511.8 2 8 47.562 3 5 28.072.2 3 12 67.362.4 3 64 359.272.6 3 43 241.392.8 3 36 202.093 4 47 249.913.2 4 118 627.423.4 4 203 1079.38 Penetrou 10 cm

do Séc. XVII - Mosteiro

Profundi. (m Nº panc. Rpd Rpd\20

0 0 0 00.2 0 0.00 0.000.4 2 12.64 0.630.6 3 18.95 0.950.8 5 31.59 1.581 8 47.56 2.381.2 9 53.51 2.681.4 10 59.45 2.971.6 9 53.51 2.681.8 8 47.56 2.382 5 28.07 1.402.2 12 67.36 3.372.4 64 359.27 17.962.6 43 241.39 12.072.8 36 202.09 10.103 47 249.91 12.503.2 118 627.42 31.373.4 203 1079.38 53.97

0

100

200

300

400

0.2

0.6 1

1.4

1.8

2.2

Nº panc.

Rpd

Rpd\20

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP1

02000

0 1 2

Profundidade (m)

Nº

de

Panc

adas

e Nº panc.

Rpd

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP2

0

100

200

300

400

500

600

700

0.2

0.6 1

1.4

1.8

2.2

2.6 3

3.4

3.8

4.2

4.6 5

5.4

5.8

6.2

6.6 7

7.4

7.8

Profundidade (m)

Nº de Pancadas e Rpd

Nº panc.

Rpd

Entidade : IPPARObra : Diagnóstico sobre as condilões de estabilidade do claustro

de Salzedas em Tarouca.Concelho : TaroucaFreguesia : SalzedasData : 03.08.00

PENETRÓMETRO DINÂMICO PESADO (BORROS)

Peso de cada vara: 6.242 KgPeso dos batentes : 30 KgPeso do pilão : 63.22 KgAltura de queda : 50 CmSecção da ponteira : 15.9 cm2Penetração para n pancadas : 20 Cm

Ensaio nº : PDP2Cota da boca do furo : mesma cota do piso em pedra

Rpd = Resistência de Ponta Aparente (Dinâmica) (Kgf/cm2)

Profundi. (m Nº de varas Nº de Rpd Obs.Pancadas

0 0 0 00.2 1 3 18.950.4 1 3 18.950.6 1 8 50.550.8 1 6 37.911 2 5 29.731.2 2 5 29.731.4 2 8 47.561.6 2 10 59.451.8 2 10 59.452 3 21 117.892.2 3 58 325.592.4 3 17 95.432.6 3 12 67.362.8 3 5 28.073 4 3 15.953.2 4 31 164.833.4 4 43 228.643.6 4 40 212.693.8 4 40 212.694 5 32 161.614.2 5 13 65.664.4 5 8 40.404.6 5 12 60.604.8 5 15 75.765 6 17 81.765.2 6 18 86.565.4 6 21 100.995.6 6 33 158.705.8 6 32 153.896 7 18 82.626.2 7 24 110.166.4 7 31 142.296.6 7 32 146.886.8 7 50 229.507 8 87 381.917.2 8 88 386.30

7.4 8 83 364.357.6 8 69 302.897.8 8 100 438.988 9 153 643.57 Penetrou 15 cm

do Séc. XVII - Mosteiro

Profundi. (m Nº panc. Rpd Rpd\20

0 0 0 00.2 3 18.95 0.950.4 3 18.95 0.950.6 8 50.55 2.530.8 6 37.91 1.901 5 29.73 1.491.2 5 29.73 1.491.4 8 47.56 2.381.6 10 59.45 2.971.8 10 59.45 2.972 21 117.89 5.892.2 58 325.59 16.282.4 17 95.43 4.772.6 12 67.36 3.372.8 5 28.07 1.403 3 15.95 0.803.2 31 164.83 8.243.4 43 228.64 11.433.6 40 212.69 10.633.8 40 212.69 10.634 32 161.61 8.084.2 13 65.66 3.284.4 8 40.40 2.024.6 12 60.60 3.034.8 15 75.76 3.795 17 81.76 4.095.2 18 86.56 4.335.4 21 100.99 5.055.6 33 158.70 7.945.8 32 153.89 7.696 18 82.62 4.136.2 24 110.16 5.516.4 31 142.29 7.116.6 32 146.88 7.346.8 50 229.50 11.477 87 381.91 19.107.2 88 386.30 19.32

0

200

400

600

800

0.81.82.83.84.85.86.87.8

Nº panc.

Rpd

Rpd\20

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP2

01000

1 3 5 7

Profundidade (m)

Nº

de

Panc

adas

e Nº panc.

Rpd

7.4 83 364.35 18.227.6 69 302.89 15.147.8 100 438.98 21.958 153 643.57 32.18

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP3

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8

Profundidade (m)

Nº de Pancadas e Rpd

Nº panc.

Rpd

Entidade : IPPARObra : Diagnóstico sobre as condilões de estabilidade do claustro

de Salzedas em Tarouca.Concelho : TaroucaFreguesia : SalzedasData : 04.08.00

PENETRÓMETRO DINÂMICO PESADO (BORROS)

Peso de cada vara: 6.242 KgPeso dos batentes : 30 KgPeso do pilão : 63.22 KgAltura de queda : 50 CmSecção da ponteira : 15.9 cm2Penetração para n pancadas : 20 Cm

Ensaio nº : PDP3Cota da boca do furo : mesma cota do piso em pedra

Rpd = Resistência de Ponta Aparente (Dinâmica) (Kgf/cm2)

Profundi. (m Nº de varas Nº de Rpd Obs.Pancadas

0 0 0 00.2 1 0 0.000.4 1 3 18.950.6 1 2 12.640.8 1 4 25.271 2 5 29.731.2 2 5 29.731.4 2 7 41.621.6 2 8 47.561.8 2 11 65.402 3 11 61.752.2 3 17 95.432.4 3 15 84.202.6 3 154 864.502.8 3 204 1145.18

do Séc. XVII - Mosteiro

Profundi. (m Nº panc. Rpd Rpd\20

0 0 0 00.2 0 0.00 0.000.4 3 18.95 0.950.6 2 12.64 0.630.8 4 25.27 1.261 5 29.73 1.491.2 5 29.73 1.491.4 7 41.62 2.081.6 8 47.56 2.381.8 11 65.40 3.272 11 61.75 3.092.2 17 95.43 4.772.4 15 84.20 4.212.6 154 864.50 43.222.8 204 1145.18 57.26

0

500

1000

1500

0.20.6 1

1.41.82.22.6

Nº panc.

Rpd

Rpd\20

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP3

02000

0 1 2

Profundidade (m)

Nº

de

Panc

adas

e Nº panc.

Rpd

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP4

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6

Profundidade (m)

Nº de Pancadas e Rpd

Nº panc.

Rpd

Entidade : IPPARObra : Diagnóstico sobre as condilões de estabilidade do claustro

de Salzedas em Tarouca.Concelho : TaroucaFreguesia : SalzedasData : 08.08.00

PENETRÓMETRO DINÂMICO PESADO (BORROS)

Peso de cada vara: 6.242 KgPeso dos batentes : 30 KgPeso do pilão : 63.22 KgAltura de queda : 50 CmSecção da ponteira : 15.9 cm2Penetração para n pancadas : 20 Cm

Ensaio nº : PDP4Cota da boca do furo : mesma cota do piso em pedra

Rpd = Resistência de Ponta Aparente (Dinâmica) (Kgf/cm2)

Profundi. (m Nº de varas Nº de Rpd Obs.Pancadas

0 0 0 00.2 1 0 0.000.4 1 1 6.320.6 1 0 0.000.8 1 1 6.321 2 0 0.001.2 2 2 11.891.4 2 3 17.841.6 2 3 17.841.8 2 7 41.622 3 43 241.392.2 3 51 286.292.4 3 94 527.682.6 3 183 1027.29 Penetrou 10 cm

do Séc. XVII - Mosteiro

Profundi. (m Nº panc. Rpd Rpd\20

0 0 0 00.2 0 0.00 0.000.4 1 6.32 0.320.6 0 0.00 0.000.8 1 6.32 0.321 0 0.00 0.001.2 2 11.89 0.591.4 3 17.84 0.891.6 3 17.84 0.891.8 7 41.62 2.082 43 241.39 12.072.2 51 286.29 14.312.4 94 527.68 26.382.6 183 1027.29 51.36

020040060080010001200

0.20.6 1

1.41.82.22.6

Nº panc.

Rpd

Rpd\20

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP4

02000

0 1 2

Profundidade (m)

Nº

de

Panc

adas

e Nº panc.

Rpd

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP5

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Profundidade (m)

Nº de Pancadas e Rpd

Nº panc.

Rpd

Entidade : IPPARObra : Diagnóstico sobre as condilões de estabilidade do claustro

de Salzedas em Tarouca.Concelho : TaroucaFreguesia : SalzedasData : 04.08.00

PENETRÓMETRO DINÂMICO PESADO (BORROS)

Peso de cada vara: 6.242 KgPeso dos batentes : 30 KgPeso do pilão : 63.22 KgAltura de queda : 50 CmSecção da ponteira : 15.9 cm2Penetração para n pancadas : 20 Cm

Ensaio nº : PDP5Cota da boca do furo : mesma cota do piso em pedra

Rpd = Resistência de Ponta Aparente (Dinâmica) (Kgf/cm2)

Profundi. (m Nº de varas Nº de Rpd Obs.Pancadas

0 0 0 00.2 1 0 0.000.4 1 3 18.950.6 1 5 31.590.8 1 7 44.231 2 15 89.181.2 2 15 89.181.4 2 15 89.181.6 2 27 160.521.8 2 145 862.042 3 207 1162.02 Penetrou 7 cm

do Séc. XVII - Mosteiro

Profundi. (m Nº panc. Rpd Rpd\20

0 0 0 00.2 0 0.00 0.000.4 3 18.95 0.950.6 5 31.59 1.580.8 7 44.23 2.211 15 89.18 4.461.2 15 89.18 4.461.4 15 89.18 4.461.6 27 160.52 8.031.8 145 862.04 43.102 207 1162.02 58.10

0

500

1000

1500

0.2

0.6 1

1.4

1.8

Nº panc.

Rpd

Rpd\20

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP5

02000

0 1 1

Profundidade (m)

Nº

de

Panc

adas

e Nº panc.

Rpd

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP6

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

Profundidade (m)

Nº de Pancadas e Rpd

Nº panc.

Rpd

Entidade : IPPARObra : Diagnóstico sobre as condilões de estabilidade do claustro

de Salzedas em Tarouca.Concelho : TaroucaFreguesia : SalzedasData : 07.08.00

PENETRÓMETRO DINÂMICO PESADO (BORROS)

Peso de cada vara: 6.242 KgPeso dos batentes : 30 KgPeso do pilão : 63.22 KgAltura de queda : 50 CmSecção da ponteira : 15.9 cm2Penetração para n pancadas : 20 Cm

Ensaio nº : PDP6Cota da boca do furo : mesma cota do piso em pedra

Rpd = Resistência de Ponta Aparente (Dinâmica) (Kgf/cm2)

Profundi. (m Nº de varas Nº de Rpd Obs.Pancadas

0 0 0 00.2 1 1 6.320.4 1 2 12.640.6 1 2 12.640.8 1 5 31.591 2 10 59.451.2 2 3 17.841.4 2 10 59.451.6 2 15 89.181.8 2 13 77.292 3 17 95.432.2 3 15 84.202.4 3 18 101.052.6 3 20 112.272.8 3 47 263.843 4 187 994.31 Penetrou 5 cm

do Séc. XVII - Mosteiro

Profundi. (m Nº panc. Rpd Rpd\20

0 0 0 00.2 1 6.32 0.320.4 2 12.64 0.630.6 2 12.64 0.630.8 5 31.59 1.581 10 59.45 2.971.2 3 17.84 0.891.4 10 59.45 2.971.6 15 89.18 4.461.8 13 77.29 3.862 17 95.43 4.772.2 15 84.20 4.212.4 18 101.05 5.052.6 20 112.27 5.612.8 47 263.84 13.193 187 994.31 49.72

020040060080010001200

0.20.6 1

1.41.82.22.6 3

Nº panc.

Rpd

Rpd\20

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP6

02000

0 1 2 3

Profundidade (m)

Nº

de

Panc

adas

e Nº panc.

Rpd

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP7

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

00.

20.

40.

60.

8 11.

21.

41.

61.

8 22.

22.

42.

62.

8 33.

23.

43.

63.

8 44.

2

Profundidade (m)

Nº de Pancadas e Rpd

Nº panc.

Rpd

Entidade : IPPARObra : Diagnóstico sobre as condilões de estabilidade do claustro

de Salzedas em Tarouca.Concelho : TaroucaFreguesia : SalzedasData : 07.08.00

PENETRÓMETRO DINÂMICO PESADO (BORROS)

Peso de cada vara: 6.242 KgPeso dos batentes : 30 KgPeso do pilão : 63.22 KgAltura de queda : 50 CmSecção da ponteira : 15.9 cm2Penetração para n pancadas : 20 Cm

Ensaio nº : PDP7Cota da boca do furo : mesma cota do piso em pedra

Rpd = Resistência de Ponta Aparente (Dinâmica) (Kgf/cm2)

Profundi. (m Nº de varas Nº de Rpd Obs.Pancadas

0 0 0 00.2 1 3 18.950.4 1 7 44.230.6 1 6 37.910.8 1 5 31.591 2 8 47.561.2 2 8 47.561.4 2 9 53.511.6 2 10 59.451.8 2 9 53.512 3 9 50.522.2 3 10 56.142.4 3 12 67.362.6 3 12 67.362.8 3 18 101.053 4 25 132.933.2 4 31 164.833.4 4 32 170.153.6 4 17 90.393.8 4 35 186.104 5 43 217.174.2 5 154 777.76 pentrou 15 cm

do Séc. XVII - Mosteiro

Profundi. (m Nº panc. Rpd Rpd\20

0 0 0 00.2 3 18.95 0.950.4 7 44.23 2.210.6 6 37.91 1.900.8 5 31.59 1.581 8 47.56 2.381.2 8 47.56 2.381.4 9 53.51 2.681.6 10 59.45 2.971.8 9 53.51 2.682 9 50.52 2.532.2 10 56.14 2.812.4 12 67.36 3.372.6 12 67.36 3.372.8 18 101.05 5.053 25 132.93 6.653.2 31 164.83 8.243.4 32 170.15 8.513.6 17 90.39 4.523.8 35 186.10 9.314 43 217.17 10.864.2 154 777.76 38.89

02004006008001000

0.4 1

1.62.22.83.4 4

Nº panc.

Rpd

Rpd\20

IPPAR - Mosteiro de SalzedasPDP7

01000

1 2 3

Profundidade (m)

Nº

de

Panc

adas

e Nº panc.

Rpd

ANEXO

C. RELATÓRIO DE ENSAIO DOS MATERIAIS

RReellaattóórriioo TTééccnniiccoo

Página 1 de 11

Processo:

UMinho/Nov/2000

Data do Pedido:

25/Out/00

Data do Trabalho:

Out/00

Data do Relatório:

20/Novembro/00 Requerente:

Trabalho Executado: Determinação da composição de argamassas e características mecânicas e físicas dos blocos de tijolos antigos Descrição: Realização de ensaios de análise de Raio-X, determinação do resíduo insolúvel e determinação da perda ao fogo, Absorção por capilaridade e por imersão dos tijolos, determinação das resistências à flexão e à compressão dos tijolos

Equipa Técnica: Saíd Jalali (Prof. Associado da UM) J.P. de Castro Gomes, Eng.º Civil (Prof. Auxiliar da UBI), Ana Paula Gomes, Engª Química (Téc. do Centro de Óptica, UBI) Albino Alves (Técnico dos Laboratórios de Construção, UBI) Engº Daniel Pinheiro (Técnico de Laboratório de Engenharia Civil da UM) António Matos (Técnico de Laboratório de Engenharia Civil da UM) Marco Jorge (Técnico de Laboratório de Engenharia Civil da UM) Carlos Jesus (Técnico de Laboratório de Engenharia Civil da UM)

Visto em: 20 /11 /2000

O Responsável dos Trabalhos

Executados

_______________________ (Saíd Jalali, Prof. Associado)

1. INTRODUÇÃO Este relatório foi elaborado para determinar as características químicas, físicas e mecânicas de argamassas e tijolos utilizados no Mosteiro de Salzedas cuja construção data do Séc. XII a Séc. XVIII. Os trabalhos experimentais foram realizados nos Laboratórios de Construção da Universidade da Beira Interior e Laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho sobre amostras de argamassas e tijolos retirados do referido monumento. Os ensaios de determinação da composição das argamassa foram realizados sobre cinco amostras de argamassas antigas e os ensaios de resistência mecânica e absorção por capilaridade e por imersão foram realizados sobre blocos de tijolos inteiros retirados por técnicos da Universidade do Minho. 2. Preparação das amostras para análise química e mineralógica das

argamassas Considerando que as argamassas seriam essencialmente constituídas por cal e argila adoptou-se o método de “Jedrzejewska” para caracterização de argamassas antigas, o qual considera três tipos de constituintes: “carbonatos”, “fracção solúvel” em ácido e “areia” (resíduo insolúvel em ácido). De acordo com a metodologia adoptada e com as Normas em vigor (nomeadamente ASTM 1324 “Standard Test Method for Examination and Analysis of Hardened Masonry Mortar”, Especificações do LNEC E59 “Determinação da Perda ao Fogo” e E60 “Determinação do Resíduo Insolúvel”), determinou-se o seguinte programa de trabalhos: 1. Preparação das amostras para análise química e mineralógica 2. Determinação da composição mineralógica por Difracção de Raio-X 3. Determinação do Resíduo Insolúvel por ataque ácido 4. Determinação de carbonatos por Perda ao Fogo 5. Composição aproximada das argamassas As figuras 1 e 2 apresentam as cinco amostras de argamassa entregues aos Laboratórios de Construção, as quais tinham a designação de S1, S2, S3, S4 e S5.

Figura 1 – Aspecto das amostras de argamassa S1 e S2

Figura 2 – Aspecto das amostras de argamassa S3, S4 e S5

Da observação preliminar considerou-se que “grosso modo” as amostras S1 e S2 teriam um tipo de constituição idêntica e as amostras S3, S4 e S5 seriam também idênticas. Partindo desta suposição inicial preparam-se primeiro cinco provetes, um para cada amostra, para o ensaio de Difracção de Raio-X. Para a preparação dos provetes foi moída a seco parte de cada uma das amostras, tentando-se obter um provete de ensaio representativo. Após a realização do ensaio de Difracção de Raio-X e tendo-se verificado que a composição das amostras S1 e S2 era idêntica e que resultados idênticos de composição foram obtidos para as amostras S3, S4, e S5, decidiu-se não ser necessário realizar os ensaios de Resíduo Insolúvel e Perda ao Rubro em todas as amostras e estes foram apenas realizados nas amostras S2 e S4 (representativas dos dois tipos de argamassas). A preparação dos corpos de prova para os ensaios de resíduo insolúvel e perda ao rubro obedeceram à Norma ASTM 1324 e Especificações LNEC E59 e E60.

Consistiram na moagem a seco (em moinho de ágata para evitar possíveis contaminações) de quantidade representativa de cada argamassa. 3. Determinação da composição mineralógica por Difracção de Raio-X Os resultados da análise de Difracção de Raio-X , para cada uma das argamassas são apresentados nas figuras seguintes. Dos resultados obtidos verifica-se que a composição das argamassas S1 e S2 é idêntica e trata-se essencialmente de um composto predominantemente constituído por quartzo, típico de uma argila. Verifica-se também que os resultados obtidos para as amostras S3, S4 e S5 são também idênticos, entre si, tratando-se, neste caso de argamassa constituídas essencialmente por carbonato de cálcio e minerais de quartzo, típico de uma argamassa de cal com areia quartzosa.

Figura 3 – Difractograma de análise de Raio-X da argamassa S1

Figura 4 – Difractograma de análise de Raio-X da argamassa S2

Figura 5 – Difractograma de análise de Raio-X da argamassa S3

Figura 6 – Difractograma de análise de Raio-X da argamassa S4

Figura 7 – Difractograma de análise de Raio-X da argamassa S5

4. Determinação do Resíduo Insolúvel por ataque ácido Como foi referido em 1., o resíduo insolúvel foi determinado nas argamassas S2 e S4 como sendo estas representativas dos dois tipos de composição em análise. De acordo com a Norma ASTM 1324 e E60 do LNEC o resíduo insolúvel foi determinado por ataque de ácido clorídrico a quente (próximo da temperatura de ebulição). Os resultados obtidos são apresentados na Tabela seguinte.

Argamassa

Resíduo Insolúvel

S2

95,9%

S4

68,9%

5. Determinação de carbonatos por Perda ao Fogo O ensaio de Perda ao Fogo foi também realizado nas duas argamassas S2 e S4, de acordo com a Norma ASTM 1324 e Especificação do LNEC E59. No quadro seguinte apresentam-se os valores das perdas de massa, expressas em percentagem em relação à massa inicial do provete de argamassa ensaiado e o teor aproximado de carbonato de cálcio (CaCO3), calculado a partir da perda de massa entre 550 e 950 ºC.

Perdas de massa (%)

Argamassa

20-110 ºC

110-550 ºC

550-950 ºC

CaCO3

S2

10.1 %

1.0 %

0.2 %

0.5 %

S4

0.3 %

0.6 %

9.9 %

23 %

6. Composição aproximada das argamassas No quadro seguinte apresenta-se a composição simplificada das argamassas S2 e S4. Pressupõe-se que de acordo com a análise de difracção de Raio-X as composições

das argamassas S1 e S2 são idênticas entre si e que as composições das argamassas S3, S4 e S5 são também idênticas entre si. Argamassa S1 e S2 constituída por argila podendo ter também areia:

• Resíduo Insolúvel: 96% correspondente sobretudo a argila e eventualmente areia

• Fracção Solúvel: 4% - 0.5 % (dos carbonatos) = 3.5% • Carbonatos: 0.5%

Argamassa S3, S4 e S5 constituída por cal e areia:

• Resíduo Insolúvel: 69% correspondente sobretudo a areia • Fracção Solúvel: 8% • Carbonatos: 23%

O quadro seguinte apresenta a composição das argamassas com base no método de “Jedrzejewska” que considera três tipos de constituintes em argamassas de cal antigas: “carbonatos”, “fracção solúvel” e “insolúvel”.

Constituintes

(composição simplificada e aproximada)

Argamassa

“Insolúvel”

“Carbonatos”

“Fracção Solúvel”

S2 (sobretudo

argila)

96%

0.5 %

3.5%

S4

(cal e areia)

69 %

23 %

8 %

7. Caracterização Física e Mecânica dos Tijolos Os tijolos considerados foram retirados dos zonas representativas do monumento em estudo. Essencialmente são tijolos maciços de côr avermelhada ou amarelada com as dimensões aproximadas de 220 x 40.2 x 122mm. Os ensaios de caracterização física dos tijolos incidiram sobre a determinação de massa volúmica, absorção por capilaridade e por imersão. As características mecânicas foram determinadas por ensaios de resistência a flexão e compressão sobre corpos de prova retirados dos blocos de tijolos. A determinação da massa volúmica foi realizada sobre 5 corpos de prova com a determinação do volume por imersão após revestir as mesmas com uma película de parafina de reduzida espessura. O quadro seguinte mostra a massa do provete em diferentes estados e a massa volúmica estimada.

Provete Massa (g)

Massa revestida

(g)

Massa Submersa

(g)

Volume (cm3)

Massa volúmica

1 1518.8 1522.3 533.7 988.6 1.54 2 1505.0 1509 525.1 983.9 1.53 3 1711.5 1716.8 587.7 1129.1 1.52 4 1606.2 1609.5 610.4 999.1 1.61 5 1599.4 1605.6 583.0 1022.6 1.57 Massa volúmica Média

(g/cm3) 1.56

As figuras seguintes mostram a absorção por imersão e por capilaridade dos corpos de prova utilizados.

Absorção por imersão

150015501600165017001750180018501900

24 144

192

240

336

Tempo (horas)

Mas

sa (g

)

Provete 1Provete 2

Absorção por Capilaridade

1600170018001900200021002200

0 2 5 13 38 76 120

tempo (min)^1/2

Mas

sa (g

)

Provete 3Provete 4

Assim, verifica-se que a massa volúmica média dos provetes é de 1.56 g/cm3, a absorção por imersão média é de 19% e por capilaridade é 21%.

A resistência a flexão dos provetes foi determinado por ensaio de flexão em três pontos com criação de uma almofada apropriada a fim de acomodar as irregularidades da superfície dos tijolos. Os resultados dos ensaios de flexão encontram-se no quadro seguinte. Provete Massa

(g) Força de Rotura

(N)

Distancia entre os apoios

(mm)

Altura (mm)

Resistência a Flexão

(kN/mm2) 1 1516.15 976.5 198 40.2 1.47 2 1510.32 746.8 204 40.0 1.17 3 1727.17 923.2 201 40.1 1.42 4 1611.87 2328.5 208 40.0 7.72

A resistência a compressão foi determinada sobre as peças resultantes após a realização de ensaio de flexão e cortados em corpos de prova com a secção quadradas com as áreas mencionadas no quadro seguinte com a altura aproximada de 40.2 mm. O quadro seguinte mostra as tensões de rotura resultantes.

Provete Área (mm2)

Força de rotura (kN)

Resistência à Compressão (N/mm2)

1A 1289.28 8.75 8.04 1B 1234.14 11.46 2A 1248.0 9.31 9.29 2B 1253.7 13.94 3A 1398.41 8.51 6.24 3B 1285.54 8.22 4A 1282.37 22.49 13.32 4B 1325.34 12.06

8. Análise dos Resultados Obtidos e Conclusões Os ensaios realizados indicam que os tijolos encontrados são de qualidade baixa em comparação com o padrão dos tijolos presentemente fabricados. A absorção em água fria é da ordem dos 19% com uma massa volúmica de 1.56 g/cm3. A absorção elevada torna o elemento especialmente vulnerável aos ciclos de gelo e degelo e pela determinação das normas em vigor não será um tijolo cerâmico durável. A resistências a compressão são relativamente elevadas e podem parecer aceitáveis, contudo, deve-se notar altura reduzida dos corpos de prova, i.e. 40 mm. A tensão de flexão relativamente baixa de maioria dos corpos de prova, i.e. menor que 1.5 N/mm2, confirma a qualidade inferior dos mesmos. Assim, pode-se concluir que os tijolos não são duráveis e são sujeitos a perda de peso e resistência devido aos ciclos de gelo e degelo que se encontram sujeitos. Os elementos retirados da argamassa encontram-se com a cor avermelhada em certas zonas. Verificou-se que é mesma é uma coloração superficial provavelmente nas zonas adjacentes aos tijolos que perderam elementos da sua constituição para a argamassa. Na superfície exterior de alguns rebocos detectou-se a coloração avermelhada que sob microscópio óptico pareceu-nos uma pintura ou coloração superficial muito mais

dura que o anterior. Em consequência da raspagem da côr superficial verificou-se destacamento de elementos como ocorrem normalmente no caso de elementos pintados. Assim, poder-se-á apontar para duas causas da existência da coloração:

1. A difusão de partículas do tijolo em meio aquoso e ligação pozolanica com a argamassa. Este mecanismo tem maior probabilidade de ocorrência junto das fissuras e áreas de contacto com tijolos mais avermelhados.

2. Na superfície de alguns rebocos não é de excluir a possibilidade de se ter realizado uma pintura intencional que poderá ter tido tijolo finamente moído como pigmento.

Considerando a percentagem dos carbonatos nos dois tipos de argamassas encontradas poder-se-á concluir que o traço da argamassa S4 é aproximadamente 1:5 em peso e 1:3 em volume.