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PAVIMENTOS

Índice

Caixa 1 - CONSIDERAÇÕES GERAIS

Aplicabilidade dos procedimentos descritos

Pavimentos dos Edifícios Antigos de Alvenaria

Caixa 2 - PROCEDIMENTOS DE INSPECÇÃO

Caixa 3 - PATOLOGIAS & ANOMALIAS

Caixa 4 - REPARAÇÃO & REFORÇO

Reparação dos pavimentos de madeira

Reforço dos pavimentos de madeira

Caixa 1 - CONSIDERAÇÕES GERAIS

Aplicabilidade dos procedimentos descritos

As presentes recomendações e acções devem ser tidas em consideração quando:

- Exista evidência de patologias ou anomalias nos pavimentos,- Se verifiquem insuficiências, nomeadamente ao nível das ligações do

vigamento dos pisos às paredes, ou deformações excessivas dos pavimentos ou tabiques sobre os quais estes podem estar já a descarregar,

- Esteja prevista ou tenha ocorrido a remoção de paredes interiores,- Exista a evidência ou a expectativa de que se tenham alterado ou

venham a alterar as cargas exercidas sobre estes.

Pavimentos dos Edifícios Antigos de Alvenaria

Os pavimentos dos antigos edifícios de alvenaria são geralmente constituídos por vigas e tábuas de madeira. As vigas, juntamente com os tarugos que travam o vigamento na sua perpendicular, constituem a parte estrutural enquanto que o soalho, além de desempenhar funções estruturais, também serve como revestimento. As vigas assumem formas desde simplesmente descascadas (redondas), redondas serradas numa das faces, a vigas de secção

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rectangular, sendo este último caso o mais corrente, remetendo-se os outros dois a edificações rústicas ou muito singelas.

Os pavimentos térreos são geralmente constituídos em terra batida ou em pedra arrumada à mão. No caso de tectos de caves ou pavimentos do 1º piso com arcos e abóbodas, estes são enchidos com entulho, areia, terra ou pedra solta, e sobre eles era então colocada a camada de desgaste, em lajedo de pedra, ladrilhos, tijoleiras cerâmicas ou sobrados de madeira. Nos restantes casos, os pisos elevados assentam sobretudo em paredes, com excepção das construções mais nobres ou mais elaboradas em que as vigas do pavimento do 1º piso assentavam sobre elementos de alvenaria constituindo arcos e abóbodas como atrás descrito.

A natureza dos pavimentos alterou-se substancialmente desde os 1ºs tempos da construção Pombalina até ao início do Séc. XX. A presença de frechal, através do qual se distribui a descarga das vigas sobre as paredes, bem como a de elementos de ferro ligando as vigas às paredes, ocorre sobretudo nas edificações Pombalinas (Figura 2, Figura 3-a,b), tendo progressivamente desaparecido a partir do 3º quartel do Séc. XIX com o advento da construção gaioleira até aos edifícios de transição (de Alvenaria para Betão). Neste tipo de construção (Gaioleiros), as vigas eram montadas simultaneamente com as paredes, apoiando-se nelas, e à medida que estas subiam (Figura 1). As entregas, eram preenchidas com alvenaria ordinária, não se prolongando para além dos 0,30m, frequentemente bastante menos, sendo usual não ultrapassarem 2/3 da largura da parede a fim de se protegerem das possíveis humidades. Por outro lado, desapareceram também progressivamente as ferragens que prendiam os pavimentos às paredes passando os vigamentos a estarem simplesmente apoiados nelas. Constata-se em muitos casos que o arrancamento dos barrotes pode ser feito com pequeno esforço com a força de um homem só. A par disso, diminuíram-se também as secções das vigas, aumentou-se o espaçamento, além de que as mesmas passaram a ser constituídas por madeiras de menor qualidade.

Estes pavimentos constituem assim diafragmas muito deformáveis (flexíveis) no seu plano (Módulos de Distorção muito baixos ou quase nulos), tornando-os incapazes de distribuírem forças horizontais ao longo das paredes (Figura 4). Este comportamento torna os edifícios extremamente vulneráveis em caso de acções sísmicas, induzindo uma muito fraca rigidez e capacidade de dissipação de energia e um deficiente ou mesmo inexistente comportamento de conjunto (Comportamento 3D ou Boxing). Assim, o seu reforço e rigidificação no plano horizontal, para além da sua reparação, pode ser muito útil para que os mesmos possam apresentar comportamentos suficientes em caso de episódios sísmicos, o que hoje está longe de acontecer.

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Figura 1 - Pavimento típico de edifícios antigos de alvenaria (1).

Figura 2 Elementos metálicos de ligação dos pavimentos às paredes.

Figura 3- Pavimento típico de edifícios antigos de alvenaria. a) Pavimentos do final do Séc XIX, b) Pavimentos meados Séc XIX

Caixa 2 - PROCEDIMENTOS DE INSPECÇÃO

Pode-se começar por observar a orientação do soalho sabendo-se que as vigas lhe serão (normalmente) perpendiculares. Também a distância entre fiadas de pregos que seguram o soalho contra as vigas indica o espaçamento entre estas. Seguidamente, o levantar de uma ou duas tábuas junto aos apoios permitirá uma observação do estado de conservação das vigas nestes locais bem como a observação da dimensão do vigamento, tarugamento, tirantes e ligações. Nos casos em que não seja possível a observação das entregas, o estado de conservação pode ser observado recorrendo a ultra-sons e/ou a sondas que possam ser introduzidas nas peças de madeira ou ainda com o recurso aparelhos de termografia. Durante a inspecção devem-se também observar as inclinações, deformações (flechas), perdas de secção,

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qualidade e estado das ligações.

Caixa 3 - PATOLOGIAS & ANOMALIAS

Como na estrutura das coberturas, de entre as principais patologias encontram-se a fluência ou o apodrecimento, com deformações e abatimentos relevantes nos vãos, bem como a degradação das vigas junto às paredes em que se apoiam (paredes de instalações sanitárias, saguão, ou paredes exteriores) devido à entrada de águas e humidades, e ainda a produzida pela presença de fungos e insectos xilófagos, com grave depreciação das propriedades mecânicas e redução das secções úteis das peças.

Casos haverá também em que a betonagem do pavimento existente, em que este funcionou como cofragem perdida, (corrente em zonas húmidas: casas-de-banho e cozinhas), poderá ter levado à degradação dos vigamentos devido às humidades das argamassas (podridão e ataques de fungos). O aparecimento de aberturas junto do encontro do rodapé com o soalho e a abertura de fendas nas sancas do andar inferior e forte vibração são também indícios de patologias que carecem de verificação, nomeadamente podendo indicar uma importante degradação dos apoios.

A estas patologias, acrescentam-se as deficiências da própria estrutura, que se podem manifestar pela presença de flechas (deslocamentos verticais) mais ou menos acentuadas nos vãos ou pelo empenamento de tabiques sobre os quais o pavimento se esteja já a apoiar, evidenciando a insuficiente capacidade do mesmo para suportar os esforços a que está sujeito. É também de notar a presença de emendas sobre os apoios que impedem as vigas de funcionarem à tracção, impossibilitando que as mesmas possam contribuir para o travamento das paredes exteriores para colapsos para fora do seu plano.

Caixa 4 - REPARAÇÃO & REFORÇO

Estudos recentes (Mota de Sá 2016) mostram de forma inequívoca que a grande maioria dos edifícios antigos de alvenaria, representando cerca de 51% de todo o edificado de Lisboa, tem menos de metade da resistência necessária para sobreviver a episódios sísmicos relevantes. Perante isto, um cenário de extensa destruição é expectável em caso de sismo, caso estes edifícios não sejam providos da resistência necessária para lhe resistir. Esta capacidade depende em grande parte do comportamento dos pavimentos bem como, naturalmente, da capacidade dos elementos resistentes verticais, paredes e colunas. Daí a extrema importância de se proceder a um conveniente reforço destes elementos, o que a não acontecer poderá induzir cenários de extrema gravidade, situação a que se torna urgente pôr termo a fim de que isso se possa evitar ou, pelo menos, minorar. Assim, à parte das

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paredes, o reforço sísmico dos pavimentos pode ser relevante em obras de reabilitação, a fim de que desta forma se reduza em grande parte o problema da vulnerabilidade sísmica destes edifícios.

Mas se a reparação dos pavimentos se destina apenas a repor a sua condição normal de resistência às cargas gravíticas (verticais), o reforço, pelo menos como aqui abordado, destina-se a dotar os pavimentos de um rigidez e resistência suficiente no seu plano quando os edifícios são sujeitos a forças de inércia (cíclicas, horizontais), ou seja, a acções sísmicas. Por este facto, reparação e reforço serão aqui tratadas separadamente a fim de melhor clarificar o papel de cada um desses procedimentos.

Reparação dos pavimentos de madeira

Da mesma forma que para as estruturas da cobertura, a reparação da estrutura dos pavimentos passa sobretudo pela remoção e substituição de zonas entregas, troços de vigas degradadas e eliminação de deformações (flechas) nos vãos ou outras que possam estar a sobrecarregar paredes não estruturais (nomeadamente tabiques) por insuficiência da estrutura do pavimento. É de notar que as acções de reparação devem ter lugar em qualquer obra de reabilitação e, sendo obrigatórias, não são suficientes para garantir resistência sísmica à estrutura. Para tanto é necessário proceder ao que aqui se indica sob a designação de ‘reforço’.

A reparação de troços degradados faz-se pela realização de empalmes ou substituição dos troços degradados, nomeadamente nas entregas, por próteses. Já a eliminação de flechas e deformações e o aumento da capacidade resistente terá de ser conseguido pela introdução de elementos estruturais adicionais como adiante se indica.

No que se refere à realização dos empalmes, estes poderão ser em madeira, devendo esta, preferencialmente, ser madeira antiga, em bom estado, eventualmente recolhida de outras obras de reabilitação (Appleton 2003) ou recorrendo a chapas ou perfis metálicos, como indicado na Figura 5 e Figura6.

A realização de próteses pode ser conseguida pela introdução de componentes metálicas (Figura 7 a) (Cóias 2007), ou recorrendo a injecções de resinas epoxídicas (Figura 7 b), procedendo-se posteriormente à sua ligação às paredes (Figura 7 c e Figura 10).

Nos casos em que os pavimentos apresentem deformações significativas, derivadas de fluência ou de sobrecarga excessiva, evidenciadas pela presença de consideráveis flechas nos vãos ou pela deformação de tabiques sobrecarregados, haverá que reforçar a estrutura recorrendo a i) Introdução de um nível adicional de vigas, perpendicularmente às existentes (Figura 8 a); ii) Introdução de novas vigas de madeira intercaladas com as existentes (Figura 8 b); iii) Reforço das vigas existentes com empalmes realizados em chapa ou perfis metálicos (Figura 8 c); iv) Introdução de novas vigas de madeira e/ou metálicas intercaladas com as existentes (Figura 8 e); v) Introdução de vigas metálicas em dois níveis (Figura 8 d) ou ainda recorrendo a estruturas metálicas mais elaboradas (Figura 9).

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Reforço dos pavimentos de madeira

O comportamento estrutural de um edifício de alvenaria sujeito a acção sísmica é fortemente afectado pela rigidez dos pisos no plano, e pelas ligações entre os diafragmas horizontais e a alvenaria das paredes (Figura 4), apresentando estas, geralmente, uma resistência insuficiente às cargas horizontais que actuam fora do seu plano. Caso o diafragma horizontal possa ser considerado perfeitamente rígido, e as ligações entre paredes e diafragma devidamente asseguradas, a acção sísmica lateral pode ser convenientemente transmitida para as paredes, conduzindo a uma resposta tridimensional de todo o sistema (comportamento de Boxing), proporcionando uma melhor distribuição e transferência de forças para as paredes resistentes.

A experiência de terremotos recentes, mostrou que um papel fundamental é desempenhado pelo diafragma horizontal na transmissão das forças de inércia horizontais que se formam durante a ocorrência de um sismo. Caso o piso não esteja ligado de forma satisfatória às paredes adjacentes, ou a rigidez no plano seja inadequada, vários são os mecanismos de colapso que se podem formar.

Nos últimos anos, vários estudos e propostas tem vindo a ser publicados e sugeridos para rigidificação dos pavimentos de madeira bem como para a sua ligação às paredes adjacentes. Por entre as soluções apresentadas enumeram-se em seguida, por ordem crescente da sua eficácia (aumento da rigidez), as seguintes:

1. Acrescento de uma segunda camada de soalho, perpendicular e colada com resina epóxi e pregada ao original,

2. Acrescento de uma segunda camada de soalho, disposta diagonalmente, a 45º relativamente ao original, constituída por tábuas de 100x 30 mm (Figura 12 b) (Piazza, Baldessari et al. 2008; Baião, Pinho et al. 2012);

3. Reforço com chapas finas de aço, com 80x 2mm, com parafusos de 5x25mm, em fiadas de 20 parafusos /m (Figura 12 c) (Piazza, Baldessari et al. 2008; Baião, Pinho et al. 2012);

4. Pavimento reforçado com faixas de CFRP (polímero de fibra de carbono reforçada) com 50x1,4mm, coladas ao soalho com resina epoxídica (Figura 12 d) (Piazza, Baldessari et al. 2008; Baião, Pinho et al. 2012);

5. Pavimento reforçado simultaneamente por nova camada de soalho, e faixas de CFRP, como em 3 e 4 (Figura 13) (Brignola, Podestà et al. 2008; Brignola, Pampanin et al. 2009);

6. Pavimento reforçado com 3 camadas de painéis de derivado de madeira, com 21mm, ligados às vigas com cola de poliuretano e varões de aço de 10mm colados com resina epoxídica (Figura 12 e), (Piazza, Baldessari et al. 2008; Baião, Pinho et al. 2012; Meireles and Bento 2013);

7. Realização de laje em betão armado, sobre o sobrado existente, com

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50mm, com rede electrosoldada de varões de aço de 5mm, em malha de 200x200mm, ligados às vigas com cola de poliuretano e varões de aço de 10mm colados com resina epóxi (Figura 12 f), (Piazza, Baldessari et al. 2008; Baião, Pinho et al. 2012; Meireles and Bento 2013).

A todas estas propostas, com excepção da que se constitui por uma laje em betão armado, é comum a presença de um perfil metálico em ‘L’ (ou ‘U’), bordejando todo o pavimento, com a alma devidamente ancorada às paredes de alvenaria (Figura 14) e servindo o banzo para apoio e ligação com parafusos ou com resinas epoxídicas aos restantes elementos que constituem o pavimento agora reconstruído.

É ainda de referir que a introdução de lajes betão armado em todo o piso, em estruturas de alvenaria, levam a uma aumento na Vulnerabilidade, Vu dos edifícios (Giovinazzi and Lagomarsino 2001; Giovinazzi and Lagomarsino 2004; Giovinazzi 2005), e uma diminuição significativa da sua capacidade última, agu (aceleração máxima que o edifício é capaz de suportar na base sem colapsar) (Mota de Sá, Lopes et al. 2018), a qual pode chegar a 30%, principalmente em edifícios com mais de 3 andares, agravando-se à medida que o número de pisos aumenta (Mota de Sá 2016). Tal facto deriva de que o aumento das forças de inércia horizontais, geradas durante um sismo, devidas ao excessivo peso da laje de betão, não serem compensadas pelo efeito benéfico da redistribuição de deslocamentos e esforços resultante da presença de um diafragma rígido. Tal tem sido comprovado não apenas pelos estudos recentes como se pôde constatar recentemente em Itália no decorrer dos últimos sismos de Amatrice e Norcia (2016 e 2017). Com efeito, no decurso da visita feita pela equipe do IST a estas cidades do centro de Itália, este efeito foi confirmado pelos técnicos de Norcia. Nas palavras do presidente da Câmara Municipal – “A substituição dos antigos sobrados por novas lajes de betão, foi o maior erro que fizemos quando do reforço das edificações” – Pôde-se aliás observar durante a visita a Amatrice, casas de alvenaria literalmente cortadas ao nível dos pavimentos em betão armado. Para além deste inconveniente acrescentam-se os efeitos a evitar, de as águas das argamassas em contacto com os sobrados, virem a reagir e a provocar o apodrecimento e degradação das componentes de madeira.

Por todos estes motivos, embora conste como uma solução que aumenta significativamente a rigidez dos pisos no seu plano, esta solução que aliás é prática frequente, deve ser abandonada e substituída por outras ou por uma das restantes aqui apresentadas.

Apresenta-se de seguida um processo de rigidificação e de ligação dos pavimentos à restante estrutura, baseado no trabalho de Nunes, desenvolvido recentemente no IST (Nunes 2017). Esta metodologia, tal como algumas das referidas, apresenta a vantagem (Appleton 2003; Cóias 2007) de ser reversível e pouco intrusiva.

O processo que então se preconiza, passa pela constituição de uma malha diagonal de faixas metálicas, espaçada ~600 mm, a 45º (relativamente às vigas) e amarrada a uma viga de bordadura em perfil metálico ‘L’. As faixas metálicas, com 100x5mm, vêm as suas intersecções aparafusadas às vigas e

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as suas extremidades aparafusadas à viga de bordadura, esta com a alma devidamente ancorada nas paredes de alvenaria. Para a viga de bordadura com 50 (alma)x100(banzo) mm, bem como para os parafusos utilizou-se aço 275 JR. Foram usados parafusos Hilti S-MD 55 GZ 5,5x52mm e resina epóxi com agregado Hilti HIT-RE 500 para as ligações de extremidade das barras à cantoneira periférica e os parafusos Hilti S-MP 63 S6,5x100mm para as ligações ao pavimento de madeira. As dimensões são indicadas como referência mas podem variar de caso para caso.

O procedimento está ilustrado na Figura 15 e na Figura 16.

Figura 4 - Influência da rigidificação dos pavimentos no comportamento das paredes. a) Modelo analítico das deformações em presença de diafragmas flexíveis (pavimentos de madeira não rigidificados, b) Deformações

quando na presença de pavimentos rígidos (indeformáveis) no seu plano.

Figura 5 - Empalmes em madeira para reparação de troços degradados.

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Figura 6 - Empalmes em madeira para reparação de troços degradados.

Figura 7 - Execução de próteses em vigamentos de madeira recorrendo a a) elementos metálicos ou b) à injecção de resina epoxi para reconstituição da zona degradada, procedendo posteriormente à sua ligação às paredes como já ilustrado e aqui repetido, c).

Figura 8 - Reforço de pavimentos para eliminação ou contenção de flechas, ou para conveniente resistência a cargas verticais.

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Figura 9 - Reforço da capacidade de suporte e eliminação de deformações do vigamento de madeira recorrendo a uma estrutura metálica de suporte, (Carvalho et al, 2008).

Figura 10 - Ligação das vigas de pavimento a paredes de alvenaria ou a linteis de betão, com recurso a chumbadouros metálicos.(Carvalho et al, 2008)

Figura 11 - Ligação das vigas de pavimento a paredes de alvenaria ou a linteis de betão, com recurso a chumbadouros metálicos (Appleton 2003).

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Figura 12 - Soluções de rigidificação dos pavimentos de madeira (Piazza, Baldessari et al. 2008)

Figura 13 - Solução mista (Brignola, Pampanin et al. 2009)

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Figura 14 - Viga de bordadura em perfil 'L' ou 'U' para ligação dos pisos.

Figura 15 - Malha de elementos metálicos diagonais proposta por Nunes (Nunes 2017)

Figura 16 - Solução de reforço e rigidificação de pavimentos antigos de madeira, preconizada e baseada no trabalho de (Nunes 2017).

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Bibliografia

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