RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

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- 1 - ÍNDICE ÍNDICE .......................................................................................................................... 1 ENQUADRAMENTO ................................................................................................... 2 DESCRIÇÃO DO PROJECTO SPIDER....................................................................... 4 DESCRIÇÃO DOS OUTROS PROJECTOS .............................................................. 16 EMPREENDIMENTO PORTUCALLE – PARQUE DAS NAÇÕES ................... 16 LISBOA LOFT - PROJECTO DE ESTRUTURAS E FUNDAÇÕES (ALTERAÇÃO) ....................................................................................................... 22 REABILITAÇÃO DO VIADUTO DE ALHANDRA ............................................ 35 AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE SEGURANÇA DO EDIFÍCIO DA AV. DUQUE DE LOULÉ Nº 39 ..................................................................................... 50 INSPECÇÕES - METRO ROMA ........................................................................... 59 VISITAS AO VIADUTO SOBRE A CALÇADA DE CARRICHE DO METROPOLITANO DE LISBOA .......................................................................... 64 CONCLUSÕES ........................................................................................................... 71 PARECER DO A2P CONSULT, LDA ....................................................................... 72 PARECER DO PATRONO ......................................................................................... 73 ANEXO........................................................................................................................ 74

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ÍNDICE

ÍNDICE .......................................................................................................................... 1

ENQUADRAMENTO ................................................................................................... 2

DESCRIÇÃO DO PROJECTO SPIDER....................................................................... 4

DESCRIÇÃO DOS OUTROS PROJECTOS .............................................................. 16

EMPREENDIMENTO PORTUCALLE – PARQUE DAS NAÇÕES ................... 16

LISBOA LOFT - PROJECTO DE ESTRUTURAS E FUNDAÇÕES

(ALTERAÇÃO) ....................................................................................................... 22

REABILITAÇÃO DO VIADUTO DE ALHANDRA ............................................ 35

AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE SEGURANÇA DO EDIFÍCIO DA AV.

DUQUE DE LOULÉ Nº 39 ..................................................................................... 50

INSPECÇÕES - METRO ROMA ........................................................................... 59

VISITAS AO VIADUTO SOBRE A CALÇADA DE CARRICHE DO

METROPOLITANO DE LISBOA .......................................................................... 64

CONCLUSÕES ........................................................................................................... 71

PARECER DO A2P CONSULT, LDA ....................................................................... 72

PARECER DO PATRONO ......................................................................................... 73

ANEXO ........................................................................................................................ 74

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ENQUADRAMENTO

O presente relatório refere-se à actividade realizada no estágio formal, estabelecido

pelos Estatutos da Ordem dos Engenheiros, concluído pelo estagiário na empresa A2P

Consult Lda sob orientação do Eng. Júlio Appleton. A A2P Consult é uma empresa de

projectos e consultoria que actua essencialmente no domínio da engenharia estrutural,

domínio do agrado do estagiário. O estágio visou a integração do licenciado na vida

profissional da engenharia civil.

O estágio começou realmente em Novembro de 2001, embora formalmente só tenha

começado em 15 de Março de 2002, e terminou em 31 de Outubro de 2002. Este

relatório refere-se a todo esse período.

O estágio desenvolveu-se no domínio da actividade do A2P Consult, ou seja, na área

de estruturas. A principal tarefa do estágio prendeu-se com o Projecto SPIDER, um

projecto a nível europeu que visava o desenvolvimento de uma nova tecnologia, para

implementação em novas estruturas ou reforço sísmico de estruturas já existentes,

associada à dissipação da energia devida à acção sísmica. A restante actividade do

estágio pertenceu a diferentes áreas da engenharia estrutural; entre todas as acções em

que o estagiário esteve envolvido, salientam-se:

(a) reabilitação do viaduto de Alhandra (reabilitação e reforço estrutural, engenharia

sísmica, tal como o SPIDER);

(b) projecto do empreendimento Portucalle (obra nova de betão armado e pré-

esforçado);

(c) projecto de reconversão do Lisboa Loft (reconversão, reabilitação e reforço

estrutural em betão armado e alvenaria);

(d) estudo para avaliação das condições de segurança do edifício da Av. Duque de

Loulé nº 39 (reforço estrutural);

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(e) campanha de inspecções efectuada no âmbito das obras de reconversão e

ampliação da estação do Metropolitano de Roma (inspecções a estruturas

várias);

(f) visitas ao viaduto sobre a Calçada de Carriche do Metropolitano de Lisboa (obra

nova de betão armado e pré-esforçado com recurso a elementos estruturais pré-

fabricados).

Este documento pretende dar uma ideia dos projectos e acções em que o estagiário

esteve envolvido, destacando os aspectos mais relevantes de cada um e as tarefas que

couberam ao estagiário. Não se pretendeu um documento exaustivo e, portanto, não se

apresentam os cálculos justificativos dos projectos trabalhados. Apresentam-se sim os

aspectos que o próprio entendeu como interessantes e importantes para a sua

formação profissional e pessoal.

O estagiário não poderá deixar de apresentar agradecimentos ao caro Eng. Júlio

Appleton, coordenador e orientador do estágio, ao caro Eng. João Appleton, ao Eng.

João Pedro Nunes da Silva e a todos os seus colegas engenheiros do A2P que, com as

suas inexcedéveis paciência e atenção, muito contribuiram para o sucesso do estágio.

O estagiário agradece também aos colegas desenhadores do A2P, sempre solícitos e

experientes, porque também contribuiram para este objectivo.

Não posso deixar de me lembrar da minha querida família e dos meus bons amigos

porque, apesar de não estarem presentes no palco diário das atribulações, me deram,

de longe, um apoio perene e sólido.

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DESCRIÇÃO DO PROJECTO SPIDER

Síntese do Projecto

O reforço de edifícios face à acção sísmica está a tornar-se um mercado importante. O

método tradicional e o isolamento sísmico obrigam a trabalhos com custos, quer

directos, quer indirectos, elevados. A introdução dos aparelhos dissipadores de

energia, uma tecnologia com futuro, é actualmente limitada em edifícios.

Neste quadro, uma nova tecnologia é desenvolvida no programa S.P.I.D.E.R. (Strands

Prestressing for Internal Damping of Earthquake Response), programa custeado pela

Comunidade Europeia de acordo com o contrato EVG1-1999-00088 e executado por

um consórcio internacional onde figuram, para além do A2P, as entidades Bouyges

Travaux Publics, Jarret, VSL, ENEA, Universidade de Udine e ENEL.HYDRO

(ISMES). A tecnologia do projecto SPIDER baseia-se na associação em série de

amortecedores e cabos de pré-esforço (Damper Cable System - DCS) de forma a

favorecer a dissipação controlada de energia.

O programa SPIDER começou em 1 de Março de 2000 e terminou em 31 de Outubro

de 2002 e teve um orçamento próximo do milhão e meio de euros. Este programa

contemplou tanto a análise experimental como a análise numérica. O objectivo

consistiu em validar a referida associação de amortecedores e cabos através do uso de

protótipos e de testes num modelo à escala real. Por outro lado, os resultados destes

testes foram paralelamente utilizados para calibrar as ferramentas numéricas

desenvolvidas para este programa. O planeamento de trabalhos do programa SPIDER

dividiu todas as actividades em nove grupos de tarefas:

1. Identificação das Características do Sistema DCS;

2. Dimensionamento e Optimização do Sistema DCS;

3. Integração Arquitectónica do Sistema DCS;

4. Modelação Matemática de Estruturas Equipadas com Sistema DCS;

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5. Análise Numérica de Estruturas;

6. Ensaios Experimentais em Protótipos;

7. Ensaios Experimentais em Modelos Estruturais;

8. Elaboração de um "Manual do Utilizador";

9. Análise dos Benefícios Técnicos e Económicos da Implementação do Sistema

DCS.

Descrição dos aspectos mais relevantes do projecto

Descrição do Sistema DCS (Damper-Cable System)

Descrição geral

Figura 1 - Vista de uma aplicação experimental do sistema DCS

("mock-up")

O sistema DCS consiste em cabos de pré-esforço associados em série com um

amortecedor visco-elástico (Figura 1); o amortecedor visco-elástico é um aparelho

especial de dissipação de energia desenvolvido pela JARRET (Figuras 2 e 3), um dos

membros do consórcio. Os cabos de pré-esforço são fixos, numa das pontas, à base do

edifício através do amortecedor e, na outra ponta, a uma parte relevante do edifício

(caso se trate de um edifício baixo, ao topo e, caso se trate de um edifício alto, a um

piso intermédio). Os amortecedores são colocados junto à base do edifício para

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facilitar a instalação e a manutenção (Figura 3). O traçado dos cabos é optimizado em

função da rigidez do edifício e a sua arquitectura.

Figuras 2 e 3 - Pormenor e vista do aparelho amortecedor visco-

elástico

As vibrações de pequena amplitude são absorvidas pelos cabos de pré-esforço sem

accionar o amortecedor uma vez que este possui uma carga de accionamento superior

à força de serviço do cabo. O objectivo deste procedimento é assegurar que o

amortecedor só trabalhará para grandes deslocamentos, ou seja, para grandes

acréscimos de carga nos cabos; espera-se assim aumentar a vida útil do amortecedor e

o período de funcionamento sem manutenção.

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Identificação das tipologias estruturais abrangidas

O sistema DCS pode ser utilizado em (a) novas estruturas ou em (b) reabilitação e

reforço de estruturas já construídas.

(a) Novas estruturas: Analisando os métodos de dimensionamento tradicionais ou

recentes (capacity design) onde a não-linearidade do material estrutural é explorada (e

os danos são aceites assim como a correspondente necessidade de reparar após um

sismo intenso), torna-se visível uma grande vantagem do sistema DCS: é possível, por

intermédio deste conceito, evitar os danos e conseguir uma resposta quase elástica da

estrutura concentrando a dissipação da energia sísmica nos amortecedores que

apresentam, por sua vez, a grande vantagem de dissipar energia sem danos próprios.

A experiência obtida dos efeitos dos últimos sismos mostrou também os grandes

custos de reparação, sobretudo em elementos não estruturais, devidos a deslocamentos

do edifício que podem ser identificados como deslocamentos entre pisos. O sistema

proposto, através dos efeitos do pré-esforço e dos amortecedores, aumenta a rigidez

da estrutura e diminui a sua excitação, reduzindo assim os deslocamentos entre pisos.

Este conceito permite (practicamente) dimensionar estruturas, em zonas sísmicas, para

as cargas verticais e concentrar o controlo da resposta sísmica no sistema DCS.

Este sistema é interessante para os seguintes tipos de estruturas:

1. Estruturas flexíveis - edifícios sem elementos-parede siginificativos e edifícios

altos;

2. Estruturas pré-fabricadas - evita-se os custos associados a nós estruturais

dimensionados para a acção sísmica;

3. Estruturas com muito diferente rigidez para duas direcções ortogonais - para

compensar a diferente rigidez.

(b) Reabilitação/reforço estrutural: A experiência obtida nos últimos sismos e as

medições da aceleração do solo conduziram a um aumento das exigências

regulamentares face à acção sísmica em muitos países. Os novos códigos introduzidos

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recentemente usam acções sísmicas de cálculo mais severas para o dimensionamento

estrutural.

Estas conclusões levantam o problema do controlo do risco sísmico de edifícios

existentes, em especial, de hospitais, centros de comunicação e edifícios com

importância operacional. Sabe-se que, em muitos países, muitos dos edifícios

construídos no séc. XX não verificam as exigências regulamentares respeitantes à

acção sísmica devido a omissões regulamentares da época de construção, a deficiente

pormenorização/construção e níveis de segurança reduzidos. Assim, será, no futuro,

uma tarefa corrigir a resistência sísmica de muitos edifícios.

Outra área de aplicação do sistema DCS é a necessidade de intervir após um sismo,

reparando os danos e reabilitando/reforçando a estrutura. Se as técnicas de

dimensionamento elástico forem aplicadas nessas estruturas, a extensão e a

quantidade de intervenções implicariam custos muito altos e seriam proibitivos em

muitos casos. Neste cenário, é defensável e correcto recorrer a intervenções estruturais

selectivas concentrando em alguns elementos o reforço ou introduzindo novos

elementos para a resistência sísmica. O uso do sistema DCS corresponde a uma

intervenção selectiva e evita o reforço de outros elementos estruturais.

O uso deste sistema providencia resistência sísmica e diminui a possibilidade de

danos na estrutura no caso de um sismo. Este sistema permite ainda diminuir ao

mínimo o reforço de fundações.

Estudo do Impacto Arquitectónico

A viabilidade do sistema DCS depende não só da sua eficiência tecnológica mas

também da sua integração arquitectónica e da sua interferência com a funcionalidade

do edifício. Para averiguar esta questão, foram efectuados estudos no âmbito do

Projecto SPIDER, concluindo-se que a instalação do sistema poderia ser externa,

interna ou no próprio plano das paredes. De entre estas possibilidades, a instalação

externa é preferível uma vez que permite a operabilidade do edifício durante os

trabalhos da reabilitação. No entanto, as características arquitectónicas dos edifícios

poderão chocar com esta solução tecnológica. Nestes casos, os cabos poderão ser

escondidos, usando para o efeito painéis. Note-se que esta solução permite a

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protecção do sistema DCS a fornece protecção térmica ao edifício. Por outro lado, a

estrutura metálica que suportaria os painéis poderia ser usada com estrutura de

reacção às forças estáticas associadas ao pré-esforço dos cabos.

Modelação Matemática

Numa primeira intervenção, foram construídos modelos de elementos finitos no

programa de cálculo automático ABAQUS combinando elementos não-lineares para a

modelação dos elementos com comportamento real não-linear, como os

amortecedores e os desviadores dos cabos de pré-esforço. Após alguns testes

executados em modelos de edifícios com dois pisos, utilizando para o efeito

acelerogramas artificiais e reais provenientes de registos sísmicos, concluiu-se que (a)

os elementos utilizados para simular os amortecedores produziam resultados

satisfatoriamente correspondentes às curvas teóricas de funcionamento dos aparelhos

e (b) os elementos especiais utilizados para modelar os efeitos dos desviadores tinham

tratamento complicado e afectavam negativamente a convergência dos resultados,

com implicação directa no tempo de cálculo computacional. Com o objectivo de

minorar ou anular este efeito, foram desenvolvidos e testados modelos simplificados

para simular os desviadores dos cabos de pré-esforço (Figura 4).

Figura 4- Representação de um desviador e da estrutura concebida

para suportar e transmitir as forças de desvio a que estará sujeito

A possibilidade de utilização de modelos numéricos simplificados para o sistema

DCS, baseados em elementos já disponíveis nos programas de cálculo automático

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correntes, é muito importante e possibilitará o uso alargado aos projectistas tornando

esta tecnologia acessível em termos de cálculo.

Testes Experimentais

Testes em Protótipos

Antes de proceder ao ensaio geral num edifício de testes construído para o efeito

("mock-up"), executaram-se ensaios em dois protótipos para averiguar o

comportamento de todos os elementos constituintes do sistema DCS: amortecedor,

cabos de pré-esforço, ligação entre amortecedor e cabo, desviador (Figuras 6 e 7).

Figura 5 - Vista em pormenor dos desviadores utilizados no "mock-

up"

Os dois protótipos ensaiados correspondiam a duas configurações: configuração recta

(Figura 6) e configuração não recta (Figura 7). Para a configuração não recta

colocaram-se os cabos e um desviador de modo a criar um ângulo de 17º entre os dois

troços extremos dos cabos (Figura 7).

Foi feita a caracterização dinâmica dos dois sistemas utilizando diferentes pares

frequência/deslocamento imposto. Estes testes serviram também para verificar os

resultados calculados analiticamente para o efeito e concluiu-se que os resultados

reais correspondiam a estes.

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Figuras 6 e 7 - Configurações recta e não recta dos protótipos

ensaiados

Testes no "mock-up"

Utilizou-se um protótipo de um edifício real ("mock-up") para realizar os testes

globais (Figura 1). Os objectivos destes testes eram: (1) averiguar a eficácia do

sistema DCS em melhorar a resposta estrutural do "mock-up" e (2) caracterizar com

detalhe a resposta do modelo real. Note-se que as características estruturais do "mock-

up" foram pensadas de modo a que este possuísse fraco desempenho sísmico. Por

outro lado, as vigas do "mock-up" tiveram de ser reforçadas com uma estrutura

metálica para assegurar uma correcta transferência de cargas aos nós viga/pilar

(Figuras 8 e 9).

Figura 8 - Pormenor da estrutura metálica de reforço das vigas do

"mock-up"

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Figura 9 - Vista da estrutura metálica de reforço das vigas do

"mock-up"

Após ter sido equipado com o sistema DCS, o "mock-up" foi sujeito à acção de uma

força sinusoidal aplicada no topo por um excitador que permitia a variação de

intensidade (até o valor máximo de 70kN) e frequência (entre 1Hz e 20Hz) desta força

(Figura 10). Estes testes foram realizados para diferentes configurações do sistema

DCS (diferentes valores dos parâmetros) e para a ausência deste.

De acordo com os resultados, verificou-se que seria necessário multiplicar a força

máxima aplicada ao "mock-up" equipado com o sistema DCS por um factor entre 2.5

a 3 para obter um nível de deslocamento semelhante ao obtido na estrutura original.

Os resultados referentes à energia total dissipada nos amortecedores mostraram que o

sistema DCS é eficiente e dissipou mais de 50% da energia total nos ensaios

efectuados.

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Figura 10 - Excitador utilizado para a aplicação de um regime

dinâmico de forças

Descrição dos trabalhos efectuados pelo estagiário

O estagiário ocupou-se durante parte considerável do seu estágio no grupo de tarefas 5

- Análise Numérica de Estruturas do projecto SPIDER.

O objectivo principal desta sua tarefa foi realizar a análise numérica de edifícios

(virtuais e reais) com o sistema DCS sujeitos à acção sísmica num programa

comercial de cálculo automático de estruturas. Esta tarefa revelou-se bastante

complexa uma vez que abrangia muitos conceitos, agrupáveis em duas grandes

questões:

1. Análise sísmica não linear, no tempo, com recurso a acelerogramas

artificiais: esta análise requereu o estudo do Eurocódigo 8 (referente à acção

sísmica) e do respectivo Documento Nacional de Aplicação para o estudo dos

parâmetros nacionais que definem a acção sísmica, o estudo do método de

geração de acelerogramas artificiais e respectiva validação, a compreensão do

algoritmo utilizado pelo programa de cálculo automático referente à análise no

tempo de ficheiros de aceleração do solo. Esta análise, por ser no tempo, é não

linear mas, no que se refere ao comportamento reológico dos elementos

finitos, poderia ser linear ou não linear consoante o referido comportamento.

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2. Análise não linear, no tempo, com recurso a elementos numéricos não

lineares: uma das vantagens do sistema DCS na análise numérica é a

concentração da não linearidade física principalmente num único elemento, o

amortecedor visco-elástico do sistema DCS. Uma das grandes questões

referentes à implementação numérica do sistema DCS é, precisamente, a

modelação do comportamento não linear deste amortecedor visco-elástico que

entra na sua constituição. A modelação deste aparelho correspondeu ao maior

desafio desta tarefa. No entanto, a descoberta de uma forma de, com os

elementos numéricos simples de que o programa de cálculo automático

Figura 11 - Vista de um modelo de elementos finitos utilizado no

decurso do projecto Spider

utilizado dispõe, modelar o comportamento real complexo do aparelho visco-

elástico obrigatoriamente exige a verificação da sua adequação e correcção.

Para este propósito utilizou-se também um programa de cálculo especialmente

desenvolvido no âmbito do projecto SPIDER para verificar os resultados

obtidos. O objectivo de modelar no programa comercial utilizado estruturas de

edifícios com o sistema DCS não foi totalmente atingido devido a limitações

do programa que impediram de simular o diferente comportamento que o

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aparelho possui consoante a força que actua sobre ele seja superior ou inferior

à força de accionamento (Figura 12), levando à conclusão de que, com o

programa de cálculo comercial utilizado, não é possível a correcta modelação

de uma estrutura com o sistema DCS sujeita à acção sísmica.

Figura 12 - Diagrama do comportamento do aparelho amortecedor

visco-elástico.

No decorrer da execução desta tarefa, o estagiário fez uma apresentação em língua

inglesa do relatório dos seus trabalhos no projecto SPIDER numa reunião ocorrida em

Lisboa em que todos os parceiros europeus do referido projecto participaram.

O projecto SPIDER, bem como outro projecto em que o estagiário colaborou e que é

mencionado mais à frente, obrigaram o estagiário a consolidar os seus conhecimentos

na área da engenharia sísmica e, assim, permitiram a este ganhar à-vontade neste

campo.

Força

Deslocamento

Força deAccionamento

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DESCRIÇÃO DOS OUTROS PROJECTOS

EMPREENDIMENTO PORTUCALLE – PARQUE DAS NAÇÕES

Dono de Obra: Grupo Lar

Projectista de Arquitectura: Frederico Valsassina Arquitectos

Projectista de Engenharia: A2P Consult

Empreiteiro Geral: Ramalho Rosa Cobetar

Síntese do projecto

Trata-se de um projecto, coordenado pelo Eng. Júlio Appleton, de quatro lotes (lotes

A, B, C e D) de edifícios de habitação e comércio no Parque das Nações (Figuras 13 e

14). Os outros engenheiros envolvidos neste projecto são: Eng. José Delgado (lote A),

Eng.ª Cristina Martins (lote C, fundações e estrutura "vertical" do lote B) e Engª

Margarida Oom (lote D). O estagiário colaborou activamente no projecto do lote B

ficando directamente a seu cargo o projecto das lajes, vigas e pré-esforço de lajes.

Figura 13 - Aspecto do futuro empreendimento Portucalle

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Figura 14 - Planta de implantação do conjunto de lotes

Descrição dos aspectos mais relevantes do projecto

O lote B (Figura 15) tem área de implantação aproximadamente igual a 3550m2, 5

pisos elevados e 2 pisos enterrados.

O piso térreo desdobra-se em dois através de um jogo de cotas e alturas livres. As

lajes são do tipo fungiforme aligeirado por blocos de betão leve não aparentes,

recorrendo-se a vigas no bordo e em casos pontuais. A espessura adoptada para as

lajes foi 0.35m. Empregou-se a solução de pré-esforço nas lajes em áreas delimitadas

dos pisos -1 e 0 (à cota 7.75m) e em todo o jardim suspenso do piso 1, fazendo uso de

monocordões pré-esforçados nas bandas maciças entre pilares.

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Figura 15 - Planta do 1º piso do lote B

A solução estrutural delineada para o jardim suspenso acessível com 70cm de terra é

uma laje com 0.45m de espessura, fungiforme, aligeirada por blocos de betão leve

vibrado não visíveis e com pré-esforço nas bandas maciças entre pilares (Desenho em

Anexo). Devido a condicionantes de arquitectura, existe nesse jardim um vão de

10.5m entre pilares que foi vencido por uma banda maciça com 0.70m de espessura

(invertida) com 22 monocordões pré-esforçados agrupados em pares (Figura 16).

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Figura 16 - Corte transversal da banda maciça mais espessa

Descrição dos trabalhos efectuados pelo estagiário

No capítulo da modelação, recorreu-se a modelos planos (análise bidimensional) de

elementos finitos para as lajes.

O estagiário optou por modelar o efeito dos pilares no comportamento das lajes

através de apoios simples caracterizados pela restrição dos deslocamentos do nó. Esta

opção revela-se conservativa na estimativa de deslocamentos verticais da laje uma vez

que não contabiliza o efeito favorável da rigidez dos pilares.

Nos pisos enterrados, o apoio contínuo conferido pelas paredes moldadas foi simulado

por apoios simples localizados em todos os nós extremos dos elementos de laje de

bordo. O estagiário considera esta aproximação válida visto que um grande número de

apoios pontuais deste tipo acaba por traduzir o apoio contínuo que as paredes

conferem satisfazendo também as restrições de rotações que estas impõem; dado o

método construtivo das ligações entre as paredes moldadas e as lajes, considera-se que

estas acabam por permitir rotações segundo o eixo do seu desenvolvimento.

O pré-esforço em lajes foi simulado por forças pontuais actuantes nos pontos de

mudança de direcção do traçado de cálculo dos cabos (Figura 17). Relembre-se que

dada a esbelteza do elemento estrutural laje, o traçado real dos cabos de pré-esforço

pode ser aproximado por troços rectilíneos.

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Figura 17 - Idealização do traçado dos cabos de pré-esforço em lajes

A quantificação das acções e suas combinações foram feitas de acordo com o

Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes.

Seguiu-se o tratamento dos resultados do programa automático de cálculo e o

dimensionamento das armaduras resistentes. Calcular as armaduras para os momentos

flectores negativos sobre os pilares foi um desafio. Uma vez que os pilares foram

simulados por apoios pontuais, as reais dimensões destes não exerceram a sua

influência e a presença de um apoio singular e pontual traduziu-se num pico não

realista do campo de momentos flectores. Para fazer frente a esta dificuldade,

recorreu-se ao conceito de redistribuição transversal de momentos que tira partido

desta capacidade de elementos tão hiperstáticos como a laje. Tal distribuição foi

calculada com rigor para zonas sobre diferentes tipos de pilares considerados

representativos quanto à sua área de influência e posição relativa. As próprias

dimensões reais dos pilares são importantes para a determinação do momento flector

de dimensionamento, valor que acaba por ser um reflexo da percentagem de

redistribuição dos momentos elásticos. O regulamento português de estruturas de

betão armado REBAP também contempla esta redistribuição transversal de momentos

através do seu artigo 119.

Refira-se ainda que solução de lajes fungiformes obriga a verificação do Estado

Limite Último de Punçoamento.

A fase seguinte da pormenorização de armaduras é também muito importante. Perante

um problema de engenharia, é essencial reproduzi-lo de modo a que o modelo, quer

seja de cálculo manual ou automático, seja representativo da situação que sucede ou

irá suceder na realidade. Assim, a segunda etapa de aproximação de um modelo à

tgα P

P

L/4

tgα P

tgα P

tgα P P

L/4

L

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realidade concretiza-se na pormenorização. Por outro lado, uma boa pormenorização

pode efectivamente diminuir o problema da fendilhação.

O estagiário realizou ainda medições do lote em que esteve envolvido. As medições

podem trazer benefícios relevantes pois o medidor pode ganhar sensibilidade aos

valores da quantidade de armadura para os diferentes tipos de elementos estruturais.

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LISBOA LOFT - PROJECTO DE ESTRUTURAS E FUNDAÇÕES

(ALTERAÇÃO)

Dono de Obra: GLEN

Projectistas de Arquitectura: Raul Abreu/Miguel Varela Gomes

Projectista de Engenharia: A2P Consult

Empreiteiro Geral: Beterga

Síntese do projecto

Trata-se da conversão do edifício de uma antiga fábrica de lâmpadas num edifício de

habitação, cujo projecto estrutural for coordenado pelo Eng. João Appleton.

Este projecto apresentou, no entanto, duas peculiaridades: (1) trata-se de um projecto

de alteração de um projecto de estruturas de um outro projectista cuja linha de

orientação não agradou o dono de obra e, (2) face aos atrasos decorrentes da rejeição

do projecto original, o prazo de tempo para a conclusão das obras foi comprometido.

A estrutura original deste edifício construído há cerca de 80 anos é constituída por

paredes de alvenaria ordinária (paredes exteriores, de separação entre corpos do

edifício e de núcleos) com espessuras entre 0.75m e 1.10m. Esta estrutura vertical é

complementada por pilares interiores formados por pares de perfis UNP periféricos a

um núcleo de betão, constituindo uma secção mista (Figura 18).

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Figura 18 - Representação da secção transversal dos pilares

existentes

A estrutura dos pisos é constituída por lajes compostas por perfis INP140 afastados de

cerca de 0.75m, separados por abobadilhas de tijolo cerâmico em um dos corpos e por

betão simples nos restantes dois corpos do edifício. As vigas destas lajes são perfis

INP maiores que os anteriores (INP300) e que se apoiam nos pilares (Figura 19) e nas

paredes mestras mediante capitéis metálicos.

Figura 19 - Vista da estrutura metálica existente que suporta as

lajes constituídas por abobadilhas cerâmicas intercaladas por

perfis INP140

Page 24: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 24 -

Com o início do processo de execução das obras de conversão, constatou-se que a

estrutura existente apresentava um conjunto de deficiências que podem ser divididas

em quatro categorias:

1. Corrosão, de intensidade variável, afectando perfis metálicos de vigas e pilares

(fotografia 20);

Figura 20 - Perfis metálicos com sinais de corrosão

2. Deformações significativas de pilares (excentricidades/desaprumo);

3. Precariedade das ligações entre vigas e entre vigas e pilares;

4. Mau estado de conservação de alguns pavimentos constituídos por perfis I de

ferro e abobadilhas cerâmicas ou de betão simples.

A estratégia de intervenção escolhida para este projecto, tendo em vista a satisfação

das exigências de segurança da regulamentação actual e, paralelamente, das

condicionantes arquitectónicas, caracterizou-se pela reparação dos danos observados e

pelo reforço estrutural, ou, mais concretamente, por:

(a) reparação das deficiências assinaladas;

(b) introdução, ao nível dos pisos, das alterações justificadas pela solução

arquitectónica proposta;

Page 25: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 25 -

(c) introdução de novos pisos e de coberturas.

Descrição dos aspectos mais relevantes do projecto

A solução estrutural para o problema em questão foi pensada de acordo com uma

perspectiva unificante dos diferentes materiais existentes e a empregar e é sintetizada

nos sete pontos seguintes.

1. Fundações

As fundações existentes são, no caso dos pilares, semi-directas constituídas por blocos

prismáticos (em dois dos corpos) e tronco-piramidais (no corpo restante) de betão

simples, atingindo profundidades que asseguram o atravessamento dos aterros e o

apoio no firme. No caso das paredes, as fundações são constituídas pelo

prolongamento das próprias paredes até se atingirem os extractos mecanicamente

adequados.

Optou-se assim, e de acordo com o primeiro projecto de estruturas, por reforços das

fundações dos pilares interiores e das paredes constituídos por grupos de micro-

estacas encabeçadas por maciços de betão armado (Figura 21) para fazer face a

acréscimos de esforços, como os devidos à construção de andares adicionais.

Figura 21 - Fundação existente de pilar interior reforçada com

micro-estacas

Page 26: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 26 -

2. Estrutura vertical existente

As paredes de alvenaria foram reforçadas por uma lâmina de betão projectado com

70mm de espessura armado com uma rede de aço distendido. Estas lâminas foram

executadas pelo interior dos edifícios, o que significa que as paredes exteriores foram

reforçadas apenas pelo interior enquanto que as paredes interiores (como são as de

separação de blocos e as das caixas de escadas) foram reforçadas com duas lâminas

interligadas por grampos atravessantes.

Os pilares foram todos reforçados, desde a base até ao seu topo, através de um

encamisamento com cantoneiras e chapas de aço, colocadas em posição tal que ficasse

assegurada a verticalidade dos pilares após o seu reforço e que fossem reduzidas as

excentricidades que se registavam originalmente. Realizado este encamisamento,

prescreveu-se o preenchimento dos espaços remanescentes entre os pilares e os

encamisamentos metálicos com microbetão.

3. Pavimentos existentes

Os pavimentos existentes foram totalmente mantidos, tendo-se feito o seu reforço de

modo a compensar as perdas de resistências dos elementos metálicos devidas à

corrosão do aço. Este reforço foi conseguido através da execução de faixas de betão

armado ligadas aos perfis de aço através de conectores, de modo a poder ser

mobilizado o efeito de viga mista aço-betão (Figura 22). Obteve-se um acréscimo de

rigidez devido à mobilização deste efeito misto enquanto que, por outro lado,

aumentou-se a resistência global mediante a criação de condições de continuidade

sobre os apoios que possibilitaram a mobilização de momentos negativos

significativos que anteriormente eram desprezáveis.

Page 27: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 27 -

Figura 22 - Pormenor estrutural do reforço das lajes existentes

Estima-se que este acréscimo de resistência assim conseguido tenha sido muito

superior à quebra de resistência devida à corrosão dos elementos metálicos, devendo

assinalar-se ainda que, com esta solução de reforço, se ganhou também em termos de

segurança ao fogo, e em relação à segurança sísmica por se aumentar a capacidade de

redistribuição de esforços.

Com a solução preconizada assegurou-se ainda que todas as zonas de apoio das vigas

fossem inspeccionadas, garantindo-se desse modo que todas as deficiências tenham

sido reparadas.

Nos pavimentos existentes foram introduzidas alterações decorrentes do projecto

arquitectónico proposto: aberturas existentes a fechar, novas aberturas a executar,

escadas existentes a demolir, etc. Quanto às aberturas existentes que tiveram de ser

fechadas, propôs-se o recurso à reprodução das soluções existentes de vigas de aço

intercaladas por "abobadilhas" cerâmicas ou de betão simples, integrando

naturalmente os reforços preconizados. As novas aberturas foram executadas de modo

a garantir a colocação de perfis de aço de apoio a vigamentos interceptados, ligando-

se às vigas principais e aos pilares.

4. Nova estrutura vertical

O projecto de arquitectura impôs a ampliação em altura, o que obrigou à criação de

nova estrutura vertical. Esta nova estrutura vertical surgiu a partir da estrutura vertical

1 1

2

CORTE 1-1

CORTE 2-2

PORMENOR DO REFORÇO DAS LAJES EXISTENTES

'2

Page 28: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 28 -

já existente de forma natural: novas paredes estruturais executadas sobre as paredes

estruturais de alvenaria já existentes e novos pilares executados como prolongamento

dos pilares existentes.

As novas paredes resistentes são constituídas por um pano de tijolo maciço revestido,

em ambas as faces, com lâminas de betão projectado armado. Pretendeu-se que estas

lâminas de betão estabelecessem continuidade com o reforço das paredes existentes

(referido anteriormente).

Os novos pilares são constituídos pelo prolongamento do reforço previsto para os

pilares existentes preenchido com betão armado (Figura 23). Prescreveu-se, portanto,

que o encamisamento referido no ponto 2 se estendesse até ao último nível estrutural.

Figura 23 - Execução em obra do prolongamento dos pilares

existentes

5. Novos pavimentos

Os novos pavimentos destinam-se ao piso 1, ao piso 4 do corpo 10 e aos mezzaninos

de todos os pisos.

Para o piso 1, optou-se por uma laje fungiforme de betão armado apoiada na estrutura

vertical existente mediante um sistema misto. Este sistema misto é constituído por

cantoneiras com conectores chumbadas às paredes de alvenaria existentes e fichas de

betão armado escavadas nessas mesmas paredes - caso dos apoios nas paredes

estruturais de alvenaria já reforçadas (Figura 24) - e por capitéis metálicos no caso dos

pilares existentes já reforçados.

Page 29: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 29 -

Figura 24 - Pormenores estruturais da ligação da laje de betão

armado às paredes estruturais de alvenaria sem e com fichas

escavadas nestas

LIGAÇÃO LAJE-PAREDE DE ALVENARIA COM FICHA

LIGAÇÃO LAJE-PAREDE DE ALVENARIA SEM FICHA

Page 30: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 30 -

Para os restantes novos pavimentos, a solução idealizada e executada é de uma

estrutura mista de laje de betão armado (12cm de espessura) com cofragem metálica

perdida e colaborante, apoiadas em vigas mistas aço-betão. Estas apoiam-se em

capitéis de aço executados nos pilares, e nas paredes estruturais, nestas últimas através

de varões roscados chumbados (Figuras 25 a 28).

Figura 25 - Pormenor estrutural da ligação dos perfis metálicos aos

pilares reforçados

Figura 26 - Aspecto do reticulado da nova estrutura metálica

LIGAÇÃO DOS PERFIS HEB240 AOS PILARES

Page 31: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 31 -

Figura 27 - Pormenor estrutural da ligação dos perfis metálicos às

paredes estruturais

Figura 28 - Ligação das vigas metálicas dos mezaninos mistos às

paredes estruturais

6. Novas coberturas

As novas coberturas têm duas soluções estruturais. Em parte do perfil transversal dos

edifícios são caracterizadas por uma solução mista aço-betão em tudo semelhante à

maioria dos novos pavimentos e, na parte remanescente, e onde a execução de tal

solução seria difícil, são constituídas por uma laje de betão armado. A solução de laje

de betão armado foi adoptada para os extremos do perfil transversal onde se

PORMENOR DA LIGAÇÃO DOS HEB240 ÀS PAREDES ESTRUTURAISDE ALVERARIA REFORÇADA

Page 32: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 32 -

aproveitou a maleabilidade que tal solução oferece para executar as abóbodas e o

óculo central da cobertura (Figura 29).

Figura 29 - Aspecto da parte da cobertura executada com betão

armado com as suas abóbodas e óculo central

7. Outras estruturas

Os novos núcleos dos elevadores e as novas escadas de serviço são de betão armado

enquanto que todas as restantes escadas são de aço (Figura 30). Saliente-se que as

estruturas das escadas não se apoiam nas paredes por encastramento mas através de

cantoneiras de aço chumbadas à alvenaria já reforçada.

Page 33: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 33 -

Figura 30- Escada metálica da entrada posterior do Lisboa Loft

Descrição dos trabalhos efectuados pelo estagiário

O estagiário colaborou activamente com o coordenador do projecto e esteve envolvido

na concepção e verificação de toda a estrutura excepto fundações. Dadas as condições

particulares (estruturais e não estruturais) deste projecto imobiliário e que regularam

todo o projecto estrutural, foi possível ao estagiário auxiliar e participar activamente

no acompanhamento da execução da obra. Gerou-se uma dinâmica tal entre o dono de

obra, "a obra" e o gabinete projectista que vezes houve em que a solução estrutural

para determinada sub-estrutura foi discutida em reunião num dia, calculada

imediatamente a seguir pelo estagiário e executada no dia seguinte ao seu cálculo.

Estas condições que este empreendimento impôs contribuiram fortemente para a

"educação operativa" do estagiário, obrigando-o a ultrapassar a insegurança

psicológica que tais condições naturalmente geram e a inteirar-se de todos os factores

concorrentes para o êxito da empreitada na perspectiva que condiciona um projectista:

assegurar a segurança estrutural mas sempre com uma preocupação prática e

económica.

Page 34: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 34 -

Figura 31 - Modelo da laje de betão armado do piso 1 com esforços

representados

Figura 32 - Colocação em obra de uma viga metálica para os novos

pavimentos

Page 35: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 35 -

REABILITAÇÃO DO VIADUTO DE ALHANDRA

Dono de Obra: BRISA

Projectista de Engenharia: A2P Consult

Empreiteiro Geral: Freyssinet

Síntese do projecto

O Viaduto de Alhandra da A1, Auto-Estrada do Norte, Sublanço Lisboa-Alverca,

apresentava várias anomalias associadas à deterioração dos materiais e ao

comportamento estrutural. O projecto de reabilitação deste viaduto foi elaborado por:

Eng. Júlio Appleton (coordenador) e Eng. António Costa. O estagiário participou

também colaborando activamente no dimensionamento do dispositivo de controlo

sísmico.

As anomalias associadas à deterioração dos materiais referiam-se essencialmente à

deterioração do betão de recobrimento, provocada pela corrosão de armaduras e à

infiltração de água no tabuleiro que contribuia para a corrosão dos perfis metálicos da

laje do separador central e para a deterioração do betão. Verificava-se também a

deterioração dos sistemas de pré-esforço do viaduto, nomeadamente as placas de

ancoragem dos cabos das carlingas e as bainhas dos cabos monocordão do pré-esforço

exterior.

As anomalias associadas ao comportamento estrutural referiam-se principalmente ao

comportamento sísmico da obra. O viaduto foi concebido com o tabuleiro ligado a um

encontro fixo por um sistema de ferrolhos, não tendo estes elementos estruturais

capacidade para resistir à acção sísmica que actuaria nesta obra. Desta forma,

verificou-se que a estrutura do viaduto não satisfazia os actuais critérios de segurança

regulamentar, sendo previsíveis danos elevados durante a ocorrência de um sismo

com intensidade significativa.

Page 36: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 36 -

A forma mais económica de resolver o problema da deficiente resistência para a acção

sísmica longitudinal consistia em modificar o comportamento da estrutura por forma a

baixar o valor da acção.

Esta técnica poderia ser concretizada eliminando a ligação monolítica entre o

tabuleiro e o encontro fixo, cortando os chumbadouros e introduzindo aparelhos de

apoio móveis e dispositivos de controlo sísmico.

Com este sistema foi possível reduzir o coeficiente sísmico de 0.32, verificado na

situação existente, para um valor da ordem de 0.05.

Para além destas intervenções, era ainda necessário re-estabelecer a continuidade

estrutural na direcção longitudinal e impedir o deslocamento do tabuleiro na direcção

transversal sobre as travessas onde se efectuou o corte dos ferrolhos na altura dos

trabalhos de re-nivelamento da rasante.

Descrição dos aspectos mais relevantes do projecto

O Viaduto de Alhandra tem um desenvolvimento total de 275.66m correspondente a

19.50m do Encontro Sul, 238.06m da estrutura do Viaduto (14.05m + 14 x 15.00m +

14.01m) e 18.10m do Encontro Norte (Figuras 33 e 34). O tabuleiro do viaduto, com

uma largura total de 26m, é constituído, para cada faixa de rodagem por uma laje

Figura 33 - Corte Longitudinal do Viaduto de Alhandra

contínua de 15cm de espessura apoiada em 9 vigas pré-esforçadas (pré-fabricadas in

situ) de 1.00m de altura e 0.18m de alma afastadas 1.44m ao eixo. Esta laje está ligada

às vigas unicamente por pré-esforço transversal. Os tabuleiros eram ligados por uma

laje de separador central, simplesmente apoiada com um vão de 1.50m e 0.12m de

espessura.

CORTE LONGITUDINAL

ENCONTRO MÓVEL ENCONTRO FIXO

1 2 3 4 65 7 118 9 10 12 13 14 15 NS

Page 37: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 37 -

Figura 34 - Vista do desenvolvimento longitudinal do viaduto

As vigas longitudinais são interligadas por carlingas com 0.20m x 1.00m sobre os

alinhamentos dos apoios, a meio vão e a quartos de vão. As carlingas estão ligadas às

vigas unicamente por pré-esforço transversal.

Cada tramo é independente, ou seja, é simplesmente apoiado.

Em cada alinhamento de apoios o tabuleiro apoia em 2 pilares com 11m de altura e

com a forma de Y encimados por uma travessa. Os pilares transmitem as acções ao

terreno através de estacas ∅0.60m (6 por pilar) existindo um maciço de

encabeçamento das estacas e lintel interligando os maciços dos 2 pilares (Figura 35).

Figura 35 - Corte transversal do viaduto com representação do

lintel que une os maciços de encabeçamento de estacas

CORTE TRANSVERSAL

Page 38: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 38 -

Na direcção longitudinal os pilares são articulados na base e na direcção transversal os

pilares são articulados no topo.

Os encontros são ocos e integram uma grelha que constitui o prolongamento do

tabuleiro do viaduto. No encontro Sul, a laje com 0.20m de espessura apoia numa

grelha de vigas de 0.50m×0.85m de secção, com uma modelação de vãos de

3.50m×6.00m. No encontro Norte, a laje também com 0.20m de espessura apoia

numa grelha formada por paredes com 0.30m de espessura, com uma modelação de

vãos variável nas direcções transversal e longitudinal.

Há cerca de dez anos, procedeu-se ao aumento da largura da faixa de rodagem de 2

para 3 vias de circulação em cada sentido

Nesta intervenção, para além da correcção do perfil transversal com um aumento da

largura para 26.50 m (visível na Figura 35), foi realizado um pré-esforço exterior das

vigas exteriores e carlingas (Figuras 36 e 37) e foi re-nivelado o tabuleiro pela

introdução de apoios com altura variável compensando os assentamentos de fundação

observados em dois alinhamentos. Foi também introduzida nova laje no separador

central, interligando os dois meios tabuleiros.

Figuras 36 e 37 - Vistas das ancoragens do sistema de pré-esforço

exterior do viaduto

Procedeu-se à inspecção da obra no local, tendo-se detectado cinco tipos de

anomalias:

Page 39: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 39 -

1. Deterioração do betão armado por corrosão de armaduras (Figura 38)

Esta anomalia afectava principalmente as vigas de bordo de cada meio

tabuleiro, as vigas de bordadura dos passeios e as travessas dos pilares. A

principal causa deste tipo de deterioração foi a carbonatação do betão

associada ao pequeno recobrimento das armaduras.

Figura 38 - Pormenor da deterioração do betão por corrosão de

armaduras

2. Infiltrações de água no tabuleiro (Figura 39)

Esta anomalia ocorria essencialmente na zona da laje do separador central

e nas juntas dos passeios, sendo a causa principal da deterioração dos

perfis metálicos que apoiam a laje atrás referida e da deterioração das

travessas dos pilares e das vigas de bordo interiores de cada meio

tabuleiro.

Page 40: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 40 -

Figura 39 - Vista das infiltrações de água no tabuleiro

3. Deterioração das ancoragens do pré-esforço das carlingas (do projecto

original da obra)

Esta deterioração foi originada pela deficiente protecção conferida pela

argamassa de revestimento das ancoragens o que motivou o

desenvolvimento da corrosão nas placas e nos fios de pré-esforço.

4. Rotura da bainha dos cabos-monocordão (do projecto de alargamento do

tabuleiro) (Figura 40)

As deficiências observadas nas bainhas dos cabos-monocordão do pré-

esforço exterior poderiam causar a corrosão da armadura e conduzir à

rotura dos cabos, dada a elevada sensibilidade deste tipo de aço à corrosão

sob tensão.

Page 41: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 41 -

Figura 40 - Vista de roturas nas bainhas dos mono-cordãos do

sistema de pré-esforço exterior

5. Deslocamento dos pilares de apoio da laje do encontro Sul (Figura 41)

Alguns destes pilares apresentam deslocamentos significativos no topo

e/ou na base, o que poderia pôr em causa a estabilidade da laje, caso

viessem a sair da posição.

Figura 41 - Vista dos efeitos do deslocamento de um pilar de apoio

da laje do encontro Sul

Depois de feitas as inspecções à obra, sistematizaram-se os dados obtidos em função

do tipo de anomalia inerente e a localização. Após se ter encontrado a explicação dos

fenómenos observados, procedeu-se à indicação dos trabalhos de reparação e

reabilitação estrutural a executar, divididos nas seguintes tarefas:

(a) Protecção geral;

Page 42: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 42 -

(b) Reparação das zonas deterioradas por corrosão de armaduras;

(c) Reparação dos perfis metálicos da laje do separador;

(d) Impermeabilização do tabuleiro;

(e) Introdução de novos apoios junto aos aparelhos de apoio danificados e

reposicionamento de placas de chumbo;

(f) Reposicionamento e reforço da ligação dos pilares de apoio da laje do

encontro sul;

(g) Restabelecimento da continuidade do tabuleiro e seu travamento

transversal;

(h) Reparação das bainhas dos cabos monocordão;

(i) Substituição das juntas entre o tabuleiro e os encontros;

(j) Corte dos ferrolhos no encontro norte;

(k) Introdução de aparelhos de apoio móveis e travamento transversal do

tabuleiro;

(l) Corte parcial do espelho do encontro norte;

(m) Introdução dos dispositivos de controlo sísmico e sua estrutura de apoio

(n) Vedação da área de implantação da estrutura de apoio do dispositivo de

controlo sísmico.

Descrição dos trabalhos efectuados pelo estagiário

A análise sísmica deste viaduto dividiu-se em análises sísmicas transversal e

longitudinal. Esta divisão simples torna-se possível uma vez que o viaduto de

Alhandra possui traçado recto em planta.

Na direcção transversal efectuou-se uma análise dinâmica linear como objectivo de

verificar a capacidade resistente dos pilares, a capacidade resistente dos

Page 43: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 43 -

chumbadouros que efectuam a ligação entre as carlingas e as travessas dos pilares e o

cálculo dos tirantes para o travamento transversal do tabuleiro nos alinhamentos onde

se efectuou o corte dos chumbadouros que antes existiam.

Na direcção longitudinal efectuou-se uma análise dinâmica não linear e no tempo para

dimensionamento dos amortecedores viscosos, sua estrutura de apoio e estrutura de

ligação ao tabuleiro e dimensionamento dos dispositivos de ligação longitudinal dos

tramos do tabuleiro. O estagiário participou activamente nesta última análise,

concretamente no dimensionamento dos amortecedores viscosos, descrevendo com

algum pormenor as condições do problema e a metodologia utilizada.

Dimensionamento dos Aparelhos Amortecedores Viscosos

Introdução

Para efeito de controlo da acção sísmica deveriam ser introduzidos quatro dispositivos

(dois em cada meio tabuleiro) constituídos por amortecedores viscosos e respectivas

estruturas de apoio e de ligação ao tabuleiro.

A estrutura de apoio é constituída por perfis HEB340 apoiados numa fundação de

estacaria e ligados horizontalmente na base por uma viga de betão armado com secção

de 0.8×0.5m2.

Para efeitos de análise estrutural, consideraram-se apoios elásticos que simulam a

deformabilidade das fundações, materializadas pelas estacas e lintéis de betão armado.

A rigidez de cálculo destas fundações, função das carcterísticas do terreno (argila

mole) e da rigidez dos elementos de fundação, foi traduzida por uns coeficientes de

rigidez para os deslocamentos vertical (kw) e horizontal (ku):

Note-se que na rigidez dos apoios na direcção horizontal (ku) considerou-se a

participação das estacas do encontro por forma a diminuir os deslocamentos da

estrutura de apoio do amortecedor e, assim, aumentar a sua eficiência.

×=

×=kN/m108.1k

kN/m101.7k4

w

4u

Page 44: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 44 -

Método de Análise

O conjunto dos quatro aparelhos funcionaria em paralelo pelo que se legitimava a

análise e dimensionamento de apenas um aparelho, solicitado em caso de sismo pelas

forças de inércia correspondentes à massa de um quarto do tabuleiro.

Para poder realizar a análise sísmica foi necessária a caracterização dos parâmetros

técnicos que definem a resposta do aparelho dissipador. O aparelho dissipador -

amortecedor viscoso - pode ser, em termos reológicos, traduzido por um amortecedor

não linear, com expoente da velocidade α não unitário (Figura 42).

Figura 42 - Lei de comportamento do amortecedor viscoso

A força total que o aparelho transmite é dada por

αamort. xCF &⋅=

Com o objectivo de modelar o problema em causa, foi necessário considerar todas as

condições envolventes do sistema dissipativo: a presença da superestrutura, traduzida

por uma mola com a respectiva rigidez de translacção longitudinal, e a presença da já

descrita estrutura de suporte com as suas condições de fundação (Figura 43).

C,α

F

v

F=C×v^α (α<1)

Page 45: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 45 -

Figura 43 - Modelo utilizado para analisar o problema

Fez-se um estudo paramétrico para apurar os valores para as diferentes grandezas

intervenientes: rigidez do solo de fundação (Ku e Kw), rigidez da superestrutura (K1),

rigidez elástica do aparelho (K2) e factor de amortecimento (C).

O programa de cálculo automático utilizado possibilitou a análise sísmica não linear

no tempo, o que foi explorado. Este tipo de análise pode ser definido como uma

análise do equilíbrio (neste caso, dinâmico) em determinados instantes do tempo

igualmente espaçados (definição de passo) numa estrutura que possui elementos com

comportamentos reológicos não lineares solicitada por acções que são, neste caso,

função do factor tempo. Para este efeito, é necessário que sejam introduzidos

acelerogramas, funções que dão a aceleração do solo no tempo.

Para este efeito, foi necessário que se introduzissem acelerogramas, funções que dão a

aceleração do solo ao longo do tempo. Devido à inexistência de dados estatísticos

históricos, recorreu-se a acelerogramas artificiais.

A geração de acelerogramas foi feita a partir da função densidade espectral de

potência definida na regulamentação portuguesa (RSA) para os dois tipos de sismo

considerados e para terrenos do tipo II. Considerou-se que a acção sísmica pode ser

0.8*0.5m2

HEB340

x

z

K tab

Ku

Kw

C

M/4

Ku

Kw

Page 46: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 46 -

modelada por um processo estocástico gaussiano estacionário. Para cada tipo de

sismo, foram introduzidos dez acelerogramas considerados válidos.

Obtidos e compilados os resultados da análise executada pelo programa automático,

procedeu-se ao dimensionamento do aparelho amortecedor viscoso e da estrutura de

suporte.

Acelerogramas Considerados

Como dito, a geração de acelerogramas artificiais para as direcções horizontais foi

realizada a partir da função densidade espectral de potência de aceleração definida

pelo RSA. Para este efeito, partiu-se do facto de a acção sísmica poder ser

representada por um processo estocástico gaussiano estacionário (no tempo).

Considerou-se, como é aconselhável, que o número de acelerogramas necessário para

definir cada tipo de sismo era igual a dez. Note-se que os valores da aceleração para

cada instante foram majorados por 1,5 para todos os acelerogramas.

A selecção dos acelerogramas considerados válidos no que respeita à

representatividade da acção sísmica foi feita de acordo com as regras indicadas no

EC8. Efectuou-se a comparação (gráfica) entre o espectro de resposta regulamentar e

o espectro de resposta artificial médio para os dois tipos de sismos, método indicado

para averiguar a adequação dos acelerogramas gerados.

Page 47: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 47 -

Figuras 44 e 45 - Comparação gráfica entre os espectros de

resposta regulamentar e artificial médio para os sismo tipo 1 e 2

Análise dos Parâmetros do Amortecedor e da Influência da Rigidez da

Superestrutura

Realizou-se um estudo breve acerca da influência dos parâmetros C e α sobre os

deslocamentos horizontais do tabuleiro e da estrutura de suporte e sobre a força

transmitida pelo amortecedor viscoso à estrutura de suporte.

Comparação entre os Espectros de Resposta Regulamen tar e Artificial Médio(sismo 1, terreno II)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

0 5 10 15 20 25

f (Hz)

a (m

/s2)

Espectro Artificial Médio Espectro Regulamentar

Comparação entre os Espectros de Resposta Regulamen tar e Artificial Médio(sismo 2, terreno II)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0 5 10 15 20 25f (Hz)

a (m

/s2)

Espectro Artificial Médio Espectro Regulamentar

Page 48: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 48 -

Esta verificação de influência foi realizada a partir dos resultados calculados para um

acelerograma artificial de cada uma das acções sísmicas tipo 1 e 2.

Quanto à influência da rigidez da superestrutura, foram calculados os resultados para

diferentes valores de grandeza da rigidez elástica dos deslocamentos horizontais da

superestrutura.

Uma vez que existiam incertezas acerca da rigidez real do tabuleiro, testou-se ainda o

comportamento de um sistema de controlo sísmico constituído por um amortecedor

viscoso definido por um valor fixo do factor de amortecimento C para valores de

rigidez do tabuleiro dez vezes inferior e dez vezes superior à rigidez esperada.

Verificou-se que a variação do deslocamento da estrutura de suporte era muito

pequena enquanto que sucedia o inverso para o deslocamento da superestrutura; a

variação deste atingia 34% do valor esperado para a menor rigidez. Considerou-se, no

entanto, esse valor aceitável (Figura 46).

Figura 46 - Variação do deslocamento do tabuleiro e do suporte

com a rigidez da superestrutura

Os valores máximos obtidos para o deslocamento da superestrutura/tabuleiro

condicionaram o dimensionamento da junta entre o tabuleiro e o encontro Norte.

Deslocamentos para diferente rigidez da superestrut ura

0

20

40

60

80

100

120

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

Ktab (kN/m)

UX

(m

)

SUPORTE TABULEIRO

Page 49: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 49 -

Estimados os valores máximos da força aplicada pelos amortecedores para a acção

sísmica, procedeu-se ao dimensionamento da estrutura de suporte, tendo-se prescrito

perfis HEB340 (Figura 47).

Figura 47 - Estrutura sísmica de suporte

dispositivo de controlo sísmico15

HEB340

HEA300HEB340

HEA300

ESTACAS Ø50ESTACAS Ø50

HEA300

CORTE LONGITUDINAL

junta de dilatação móvel

aparelhos de apoio moveis

Page 50: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 50 -

AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE SEGURANÇA DO EDIFÍCIO

DA AV. DUQUE DE LOULÉ Nº 39

Dono de Obra: Estado Português

Consultor de Engenharia: A2P Consult

Síntese do estudo

O objectivo deste estudo coordenado pelo Eng. Júlio Appleton consistiu em avaliar as

condições de segurança do edifício da Av. Duque de Loulé nº 39, onde funcionam

diversos serviços da Polícia Judiciária. Pretendeu-se, em particular, avaliar as

condições de segurança das lajes, as quais se apresentavam anormalmente

deformadas, e as condições de segurança do edifício associadas à acção sísmica.

O referido edifício, projectado pelo Eng. Jacinto Bethencourt de acordo com o

Regulamento de Betão Armado - Decreto 25948 de 1935/10/16, tem estrutura

horizontal constituída por lajes de betão armado com 10cm de espessura assentes

numa grelha de vigas que, por sua vez, se apoiam na estrutura das fachadas e em

pilares interiores (Figura 48). A estrutura vertical é constituída por um misto de

alvenaria e betão armado. Sinteticamente, a estrutura vertical nas fachadas principal e

posterior do edifício é de betão armado enquanto que o "miolo" do edifício tem

estrutura vertical de alvenaria furada e/ou maciça. As paredes da caixa de escadas são

de alvenaria a uma vez, de tijolo furado, com pilares de betão armado nos cantos.

As fundações do edifício serão constituídas, de acordo com o projecto, por uma rede

de sapatas ligadas entre si por lintéis, sendo todos estes elementos de betão armado.

Saliente-se que o projecto estrutural do edifícío foi feito numa altura em que ainda

não era exigida a verificação da segurança estrutural face aos sismos.

Page 51: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 51 -

Figura 48 - Planta original do edifício

Descrição dos aspectos mais relevantes do estudo

Caracterização do Estado Anterior

Com o objectivo de avaliar o comportamento das lajes do edifício e verificar a

conformidade entre o projecto e a obra construída realizou-se no dia 29 de Maio uma

visita de inspecção ao edifício em referência. O estagiário participou nessa visita.

Procedeu-se no local à medição da flecha da laje (na face superior, Figura 49) e ao

levantamento de armaduras por processos não destrutivo, fazendo recurso a um

detector electromagnético (Figura 50).

Page 52: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 52 -

Figura 49 - Medição da flecha da laje

Figura 50 - Levantamento das armaduras existentes utilizando um

tacómetro

Constatou-se que a deformação permanente era da ordem dos 5cm

≈100

1

vão

flecha,

valor muito elevado e superior ao que usualmente se considera admissível

=400

1a

300

1

vão

flecha, ou seja, nestas lajes 1.4cm a 1.8cm.

Page 53: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 53 -

Verificou-se igualmente que as armaduras detectadas não correspondiam às do

projecto, sendo inferiores a essas.

Decidiu-se então proceder a 3 sondagens expondo as armaduras e medindo também a

espessura da laje, tendo-se concluido que (1) dado o acabamento do piso (camada de

argamassa com espessura constante e tacos de madeira), presumiu-se que a

deformação medida correspondia a uma deformação permanente, (2) a espessura da

laje variava entre 10.0cm e 11.5cm e (3) as armaduras existentes eram efectivamente

inferiores às indicadas nos desenhos de projecto e concordantes com as obtidas por

método não destrutivo.

Avaliação das Condições de Segurança das Lajes do Edifício

Para o efeito, consultou-se o regulamento normativo dos projectos de estruturas de

betão armado da época (Regulamento de Betão Armado - Decreto 25948 de

1935/10/16) para compreender melhor as acções e resistências assumidas e os

métodos de cálculo da época. Por comparação feita entre o regulamento da época e o

ainda actual REBAP, concluiu-se que esta estrutura, se respeitasse o antigo

regulamento, verificaria as condições de segurança do REBAP.

Para avaliar a capacidade resistente das lajes utilizou-se o método das bandas que, de

acordo com o teorema estático da análise limite, fornece minorantes da carga última,

valores que estarão assim do lado da segurança.

Confirmou-se então que se as armaduras do projecto tivessem sido aplicadas a

segurança em relação à rotura estaria verificada.

Dadas as armaduras descobertas pelos ensaios destrutivos, considerou-se verosímil

assumir determinada distribuição uniforme de armaduras nas lajes (7∅1/4"/m).

Calcularam-se as cargas últimas dos diversos painéis de laje de acordo com tabelas de

valores obtidas com análise elástica e concluiu-se que a maioria destes não

verificavam a segurança ao estado limite último de flexão.

Page 54: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 54 -

Comportamento em Serviço das Lajes

Quanto ao comportamento em serviço das lajes, foi estudado o comportamento das

lajes no respeita à fendilhação e à deformação.

Calcularam-se os momentos teóricos de fendilhação de acordo com as tabelas

referidas anteriormente e inferiu-se que, provavelmente, as lajes estariam fendilhadas

sobre os apoios (paredes de alvenaria) mas não a meio vão, como se comprovou

visualmente no local.

O cálculo da deformada elástica linear foi feita utilizando um programa de cálculo

automático de elementos finitos (Figura 51). Afectando os valores obtidos da análise

elástica com factores ponderados que traduzissem os efeitos da fendilhação, obtidos

pelo método dos coeficientes globais, e da fluência, concluiu-se que, mesmo assim, as

flechas reais deveriam ser inferiores aos valores medidos. Tal diferença poderia estar

associada aos efeitos de um elevado nível de carga em utilizações passadas ou a uma

pobre qualidade/resistência do betão empregue.

Figura 51 - Modelo de elementos finitos de porção de laje existente

(de canto)

A constatação de que a flecha real era superior à estimada reforçou a convicção da

inevitabilidade do reforço desses elementos estruturais se se pretendesse reocupar

esses espaços.

Page 55: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 55 -

Após a sistematização dos resultados para os diferentes painéis de laje, foram

seleccionados aqueles que deveriam ser reforçados e fez-se advertência para a

limitação de uso de outros painéis.

Procedeu-se à proposta da solução para reforço das lajes. Tal solução deveria visar 3

objectivos:

1. aumentar a capacidade resistente da laje por forma a garantir uma sobrecarga

admissível igual à imposta pelo RSA para um uso do tipo actual (3kN/m2);

2. aumentar a rigidez da laje por forma a reduzir a sua deformabilidade e a

aumentar a frequência própria de modo a diminuir as vibrações;

3. não aumentar o peso próprio tanto mais que as lajes estão apoiadas no interior

em paredes de alvenaria, as quais poderiam sofrer danos nesse caso.

Se possível, a solução de reforço deveria ainda anular a flecha permanente da laje ou

pelo menos nivelar a face superior da laje.

Estudaram-se algumas soluções (demolição e reconstrução das lajes, reforço das lajes

com perfis metálicos, reforço da laje apenas na face superior com aumento de

espessura) mas, pesados os prós e os contras, optou-se por prescrever a solução que a

seguir se descreve:

� a laje deverá ser reforçada na face inferior com laminados de fibra de carbono.

Tratar-se-iam de placas de 100mm a 120mm de largura e 1.2mm a 1.4mm de

espessura de um material leve e com uma resistência de ≈ 3000MPa (compare-se

este valor com o da tensão de cedência de cálculo do A235 das lajes existentes).

Estas placas são flexíveis e de fácil colocação por colagem com resina epoxy;

� a laje deverá ser reforçada na face superior com umas nervuras em betão armado.

Para executar essas nervuras o revestimento de tacos será removido (podendo ser

reaproveitado) assim como a betonilha de assentamento. Essas nervuras teriam,

para além da espessura da laje, cerca de 5cm nos apoios e cerca de 10cm no vão.

O espaço entre essas nervuras ficaria vazio ou seria preenchido com barrotes de

madeira para assentamento do revestimento do piso e poderia ser aproveitado para

Page 56: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 56 -

colocar instalações eléctricas e de comunicações. Com excepção de um painel de

laje, estas nervuras seriam executadas apenas na direcção do menor vão das lajes.

Estimou-se que a rigidez da laje sofreria um aumento de cerca de 40% com tal

solução (Figura 52).

Figura 52 - Caracterização sumária da solução proposta

Foi apresentada uma estimativa de custo para a solução aconselhada.

Avaliação das Condições de Segurança para a Acção Sísmica

Para este efeito, caracterizou-se com pormenor a estrutura do edifício.

O edifício é constituído por 5 andares elevados, R/C (piso de entrada), cave (garagem)

e sub-cave (fundações e numa pequena área para arrecadação).

Como se referiu antes, a estrutura dos pisos elevados é constituída por lajes de betão

armado com 10cm de espessura apoiadas numa estrutura mista de alvenaria e betão

Page 57: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 57 -

armado. A estrutura das fachadas principal e posterior é constituída por pilares e

lintéis de betão armado preenchida com painéis de alvenaria. As paredes interiores são

em alvenaria, de tijolo furado a ½ vez nos 3º e 4º andares e de tijolo maciço a ½ vez

nos 1º e 2º andares. Nas paredes das caixas de escada e divisórias de inquilinos as

paredes são de alvenaria a uma vez, de tijolo furado.

A estrutura do tecto do R/C é realizada integralmente em betão armado. As lajes são

apoiadas num reticulado de vigas (grelha) apoiada na estrutura das fachadas e em 11

pilares interiores, 4 dos quais localizados na prumada da caixa da escada. A estrutura

do tecto da cave é constituída também por uma grelha (diferente da do tecto do rés do

chão) apoiada na estrutura das fachadas e em 6 pilares interiores.

Sob o ponto de vista de concepção os aspectos que mereciam revisão eram a ligação

das lajes às paredes e, em especial, o comportamento das paredes de alvenaria quando

sujeitas a acções horizontais (em particular as paredes de alvenaria de tijolo furado).

Para melhorar o comportamento do edifício a intervenção poderia envolver o reforço

de algumas paredes através da introdução de um reboco com malhas de armaduras

(galvanizadas) em ambas as faces, por forma a controlar a sua fendilhação e evitar o

seu colapso. Tal reforço deveria ser colocado nas paredes da caixa de escada (a qual

tem uma localização favorável para o reforço sísmico) e eventualmente num número

limitado de outras paredes interiores por forma a interligar as fachadas e o núcleo

central com paredes reforçadas. No entanto, só uma análise estrutural mais detalhada

permitiria definir as paredes a reforçar.

Os pilares que estão localizados no alinhamento da caixa de escada deveriam ser

reforçados na sua cintagem.

Foi estimado um custo para estas intervenções.

Descrição dos trabalhos efectuados pelo estagiário

O estagiário prestou apoio de cálculo ao coordenador do estudo.

A participação neste estudo confirmou ao estagiário a noção de que, na sua prática, o

engenheiro deve esforçar-se por compreender o problema que estuda na sua

Page 58: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 58 -

globalidade e que são mais importantes algumas contas (bem) feitas manualmente

mas que resultam de uma escolha criteriosa ponderando os factores relevantes do que

uma porção de cálculos automáticos muito complexos mas onde não prevalece o

sentido crítico do engenheiro que oriente a linha de cálculo.

O estagiário considerou interessante a simplicidade do método utilizado para

determinar as flechas das lajes na sua face superior: colocou-se um fio de nylon preso

nas pontas a parafusos que foram roscados ao revestimento do piso e, na zona em que

o fio estava mais distante deste, mediu-se a distância à laje com uma fita métrica. As

extremidades do fio foram colocadas na zona extrema dos painéis de laje em questão,

junto às paredes (zonas dos apoios).

A ponderação das soluções de reforço das lajes e a escolha da solução aconselhada foi

uma experiência muito enriquecedora e útil uma vez que se trata de um assunto cada

vez mais importante para a idade actual da construção em betão armado (e alvenaria)

e com um crescente importância no mercado mas que, infelizmente, não é abordado

com profundidade no curso de licenciatura.

Page 59: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 59 -

INSPECÇÕES - METRO ROMA

Cliente: ZAGOPE

Síntese das inspecções

Executou-se uma campanha de inspecções no âmbito da "Empreitada ML 592-01 -

Ampliação e Remodelação da Estação Roma, E.P.".

Com esta campanha pretendeu-se averiguar acerca das tipologias construtivas bem

como do estado de conservação do edificado que se situa na área de influência

daquela obra, ou seja, os edifícios que se encontram sobre o traçado da futura linha,

bem como na sua periferia.

Figura 53 - Aspecto da fachada de um dos edifícios vistoriados

Descrição dos aspectos mais relevantes do inspecções

A análise de cada um dos edifícios foi feita em duas fases distintas, à partida:

1. em primeiro lugar, faz-se uma inspecção do edifício, por uma equipa

constituída por técnicos do A2P Consult, na qual se toma conhecimento do

estado geral do edifício, do tipo construtivo em que se insere, da sua época de

Page 60: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 60 -

construção, ao mesmo tempo que se executa um registo videográfico e escrito

destas características;

2. em segundo lugar, fez-se um relatório de inspecção, no qual é feita a descrição

do que foi encontrado na vistoria, assim como é dada a indicação de (eventuais)

medidas a tomar.

Dependendo da extensão destas medidas, poderia haver uma terceira fase da

análise/intervenção do edifício, a qual podia consistir em medidas de observação

deste, ou até, em casos especialmente delicados, de reforço estrutural.

Descrição dos trabalhos efectuados pelo estagiário

O estagiário participou activamente em todo o processo inerente à campanha de

inspeccões efectuada, podendo este ser sintetizado por:

(a) preparação das inspecções a realizar;

(b) vistorias efectuadas no local com recurso a suporte escrito e videográfico. O

suporte escrito é constituído por fichas, com campos sobre as características

estruturais tipológicas do edifício em causa, sistematizadas por forma a

permitir um fácil e rápido preenchimento no local;

(c) elaboração de relatórios das inspecções efectuadas.

Caracterização do Edificado

O edificado da zona inspeccionada corresponde ao tipo habitacional, construído entre

o final da década de 40 e início da década de 50. A estrutura deste conjunto de

edifícios corresponde assim às soluções características desta época: os pisos têm lajes

de betão armado, geralmente com espessuras entre 80mm e 100mm, apoiando em

paredes interiores de alvenaria de tijolo maciço (até ao rés-do-chão) e exteriormente

numa estrutura híbrida de alvenaria reforçada com vigas e pilares de betão. As

empenas são, frequentemente, lâminas de betão simples ou armado. No rés-do-chão,

destinado quase sempre a lojas de comércio, e na cave, algumas das paredes da

Page 61: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 61 -

estrutura interior são substituídas por um reticulado de vigas e pilares de betão

armado.

Nos pisos elevados, ocupados na generalidade por habitação ou fogos devolutos, as

soluções originais de revestimentos e acabamentos mantêm-se quase na íntegra; os

pisos das zonas secas são tacos de madeira e os das cozinhas e instalações sanitárias

são de ladrilhos hidráulicos. Na grande maioria dos casos, as paredes são estucadas,

com lambris de azulejos em cozinhas e instalações sanitárias e os tectos são

estucados. Registavam-se pequenas alterações em alguns fogos e as lojas de comércio

do piso térreo apresentavam-se, naturalmente, mais alteradas no que se refere a

materiais de acabamento.

As coberturas de todos os edifícios vistoriados eram inclinadas, em telhado cerâmico

não acessível.

Estado Geral do Edificado

Tratando-se de edificado com cerca de 50 anos, naturalmente apresentava anomalias

características de um edifício desta época, entre as quais se salienta:

(a) verificação frequente de patologias associadas a mau funcionamento da rede

de esgotos domésticos, tais como sinais de manchas de humidade nas lajes

(Figuras 54 e 55) e de degradação local de rebocos e estuques de tecto;

Figuras 54 e 55 - Manchas causadas pela humidade

Page 62: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 62 -

(b) alguma fendilhação, sendo particularmente evidente e frequente a que afecta

os tectos (face inferior das lajes) (Figuras 56 e 57);

Figura 56 e 57 - Aspecto de fendilhação encontrada nos edifícios

vistoriados

(c) existência de fracturas nas pedras junto à ligação das guardas metálicas das

varandas (Figura 58);

Figura 58 - Pedra de varanda fendida

(d) corrosão das armaduras em alguns elementos de betão armado, sendo este

fenómeno particularmente evidente nas lajes das varandas (Figura 59).

Page 63: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 63 -

Figura 59 - Armaduras com sinais de corrosão avançada

Conclusões das Vistorias

O edificado vistoriado encontra-se relativamente próximo de uma zona na qual haverá

alguma actividade susceptível de introduzir algumas vibrações no solo.

Assim, recomendou-se a adopção de algumas medidas cautelares de monitorização

dos edifícios, através da medição topográfica das cotas de algumas soleiras e peitoris.

Deveriam ser tomadas medidas de outro tipo, como aplicação de fissurómetros ou de

terstemunhos, apenas nos casos de se verificar a ocorrência de assentamentos ou o

aparecimento de novas fendilhações.

Page 64: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 64 -

VISITAS AO VIADUTO SOBRE A CALÇADA DE CARRICHE DO

METROPOLITANO DE LISBOA

Dono de Obra: Metropolitano de Lisboa

Projectista de Engenharia: A2P Consult

Empreiteiro Geral: Contacto

Síntese do projecto

O Viaduto de Odivelas, com uma extensão de 66.80m, está localizado entre as

Estações Senhor Roubado e da Quinta das Lavadeiras da Linha Amarela do

Metropolitano e atravessa a Calçada de Carriche, via que é um dos acessos a Lisboa

com maior tráfego. Em complemento ao viaduto, fazem ainda parte desta obra dois

encontros-túneis com 10m e 20.36m de extensão a nascente e a poente,

respectivamente. O conjunto da obra insere-se num troço de alinhamento recto

(encontro nascente e meio viaduto) e num troço de curva de concordância de raio

variável (segunda metade do viaduto e encontro poente).

O perfil longitudinal apresenta inclinação constante de 0.826% (Figura 60).

Figura 60 - Alçado longitodinal do viaduto e dos encontros-túneis

A secção transversal tipo em recta apresenta uma plataforma com 8.04m, com uma

entrevia de 3.20m e uma distância até à caleira de cabos de 1.415m. A bitola é de

1.435m. Lateralmente dispõe-se de guarda de protecção com uma altura de 2.20m

acima do topo dos carris.

ALÇADO LONGITUDINAL

Page 65: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 65 -

Para a secção transversal tipo em curva, a plataforma mantém a largura de 8.04m

medida na direcção paralela à linha que une os topos dos carris. A entrevia é variável.

Junto à guarda localiza-se uma caleira de drenagem longitudinal ao nível da tampa da

caleira de cabos.

O projecto do Viaduto de Odivelas foi coordenado pelo Eng. Júlio Appleton tendo

participado no seu cálculo o Eng. Nuno Travassos e o Eng. João Pedro Nunes da

Silva.

Descrição dos aspectos mais relevantes do projecto

De acordo com o traçado e indicações fornecidas pelo Metropolitano de Lisboa,

concebeu-se o Viaduto da Calçada de Carriche com uma extensão entre eixos de

juntas de 66.80m, complementado por dois encontros-túneis.

No que se refere à escolha dos vãos entre pilares a concepção adoptada teve em conta

o processo construtivo que se pretendeu adoptar, os condicionamentos rodoviários e

as condições geotécnicas para a execução das fundações.

O facto de o viaduto se desenvolver sobre uma via com tráfego rodoviário muito

intenso sem possibilidade de interrupções ou novos constrangimentos motivados pela

obra em períodos extensos de tempo conduziu à concepção adoptada de um viaduto

composto por dois tramos pré-fabricados. Deste modo é minimizada a perturbação

introduzida pela obra e, sendo esta de duração muito limitada, pode ser remetida para

períodos de menor tráfego (Figura 61).

O tabuleiro é tornado contínuo através da betonagem “in-situ” das carlingas, e fica

apoiado sobre dois encontros-túneis e um pilar central.

Dotou-se o viaduto de um sistema de guiamento e batentes transversais nos dois

encontros e no pilar, sendo todos mobilizados para acções transversais. No sentido

longitudinal, o tabuleiro está fixo no encontro poente para acções dinâmicas e efeitos

térmicos, sendo o movimento longitudinal livre sobre o pilar e encontro nascente.

Entre o tabuleiro e o encontro poente colocaram-se batentes em neoprene cintado que

constituem apoios elásticos para as acções sísmicas. A análise sísmica da estrutura

Page 66: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 66 -

assim pensada revelou que esta concepção é adequada para o problema sísmico

produzindo uma reduzida deformação. A transferência dos esforços devidos à acção

sísmica é assegurada por dispositivos independentes dos que recebem as cargas

permanentes e sobrecargas conforme prescrito pelo Metropolitano de Lisboa.

Figura 61 - Faseamento construtivo do viaduto

De acordo com o relatório das sondagens efectuadas na fase de concurso e das

sondagens complementares realizadas pelo Empreiteiro, o terreno caracteriza-se por

BETONAGEM DAS CARLINGAS, DA LAJE E APLICAÇÃO DO PRÉ-ESFORÇO DE CONTINUIDADE

A F G

ED

FASE 4

COLOCAÇÃO DAS PRÉ-LAJES

F G

ED

FASE 3

EXECUÇÃO DE APOIOS PROVISÓRIOS E COLOCAÇÃO EM OBRA DAS VIGAS PRÉ-FABRICADAS

F G

ED

FASE 2

EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES, PILAR E ENCONTROS

BA

C

F G

ED

FASE 1

H

BA

C

H

BA

C

H

B

C

H

Page 67: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 67 -

uma camada de aterro superficial na zona do pilar, com uma espessura da ordem dos

3.00m, sem condições para fundação. Abaixo desta camada surge uma formação de

argilas siltosas, algo margosas, denominada “Formação de Benfica” que apresenta

boas condições de resistência e valores de NSPT superior a 60 pancadas. Concluiu-se

portanto que o pilar teria de ser fundado sobre estacas que deveriam encastrar cerca de

3 a 4 diâmetros na “Formação de Benfica”, resultando assim um comprimento total de

8m.

Os encontros situam-se nas encostas laterais à via rodoviária. O encontro nascente

localiza-se numa plataforma actualmente existente a meio da encosta e o encontro

poente situa-se na encosta oposta numa zona com pendente moderada mas em

transição para maior inclinação. Em ambos os casos o terreno superficial corresponde

à “Formação de Benfica”. Todavia, no caso do encontro nascente, a sua localização

próximo de um talude com inclinação muito acentuada, implicou a adopção de

fundações por estacas de modo a não transferir a carga do encontro para a crista do

talude. Esta solução resultou na adopção de estacas com comprimentos de 9m e

9.80m. No encontro poente, a natureza do terreno permitiu fundações directas.

Os vãos adoptados para os apoios do tabuleiro resultaram dos condicionamentos

impostos pela largura da via rodoviária atravessada e seu posicionamento em relação

ao vale em que se insere, condicionamentos que conduziram a uma solução com um

só pilar. Os vãos adoptados são de 29.16m do lado nascente e 35.14m do lado poente,

entre eixos de apoios.

O tabuleiro tem uma secção transversal com 8.04m de largura total e é constituído por

uma laje com duas nervuras em caixão. A altura total das nervuras é constante e igual

a 2.05m. A largura inferior da nervura é constante e igual a 1.80m, sendo a face

inferior da nervura paralela à laje. Duas das nervuras são perpendiculares ao plano da

laje, sendo as restantes duas oblíquas (figura 62).

Page 68: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 68 -

Figura 62 - Secção transversal (configuração final) do viaduto

O tabuleiro foi executado de forma faseada, sendo o processo iniciado com a

colocação de 4 vigas pré-fabricadas de betão armado pré-tensionado em forma de U

sobre apoios metálicos provisórios adjacentes aos encontros e ao pilar. Sobre as vigas

foram colocadas pré-lajes em toda a extensão do viaduto excepto na vizinhança das

carlingas. A continuidade do tabuleiro é assegurada através da betonagem “in-situ”

das carlingas e da camada superior da laje, aplicando-se depois pré-esforço de

continuidade.

A laje entre nervuras tem 0.25 m de espessura total (pré-lajes e amaciçamento de

betão armado). As consolas laterais têm uma espessura variável de 0.25m a 0.20m na

extremidade.

O tabuleiro apoia no topo do pilar e nos encontros através de aparelhos de apoio (um

por nervura), conforme descrito.

Os encontros-túneis foram calculados para a possibilidade de sobre eles vir a ser

colocada uma camada pouco espessa de terra apenas numa das extremidades de

acordo com o indicado no perfil final do terreno fornecido pelo Metropolitano de

Lisboa.

CONFIGURAÇÃO FINAL DO TABULEIRO

Page 69: RELATÓRIO DE ESTÁGIO PARA A ORDEM DOS ENGENHEIROS

- 69 -

Refira-se que os materiais estruturais são: betão armado da classe C35/45 (B40) para a

estrutura e da classe C25/30 (B30) para as estacas, aço A500 NR para as armaduras

ordinárias, aço A830/1030 para pré-esforço e aço da classe S235 para perfis das

guardas, escadas interiores, portas de acesso e estrutura de suporte das redes contra

intrusão.

Descrição das visitas efectuadas pelo estagiário

O estagiário esteve presente na altura de colocação em obra das vigas em U pré-

fabricadas e em outras visitas durante o desenvolvimento da obra.

A primeira das visitas mencionadas foi relevante sobretudo para aprender um pouco

sobre o transporte de peças de betão armado de grandes dimensões e sua colocação.

Estas duas fases também inseridas no processo construtivo tiveram de ser

contempladas no projecto. A acção do peso próprio introduziu nestas peças esforços

em função das condições de apoio no transporte e na colocação.

Apresentam-se seguidamente fotografias interessantes desta visita.

Figura 63 - Transporte de uma viga pré-fabricada

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Figuras 64 e 65 - Colocação de uma viga pré-fabricada

Figura 66 - Aspecto da obra após a colocação das 4 vigas pré-

esforçadas

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CONCLUSÕES

O estágio permitiu a iniciação profissional do autor, integrando conhecimentos

adquiridos durante a formação escolar que se sentiu bastante razoável, nomeadamente

na área da engenharia de estruturas. De igual modo, permitiu a percepção de outras

condicionantes além das técnicas.

O estágio desenvolveu-se todo, como seria de esperar no A2P Consult, na área da

engenharia estrutural e veio confirmar ao estagiário o seu gosto pessoal por esta área e

por toda a (restante) engenharia civil. Como este aprendeu durante o estágio, a

engenharia estrutural é mais do que modelos de computador e tabelas de valores; é

uma área tão envolvente e abrangente que, em última análise, são raras as

características da obra que não se interligam com a estrutura. Este estágio demonstrou

que aquilo que é ensinado na licenciatura é apenas o princípio, corresponde a

ferramentas que terão de ser afinadas e melhoradas durante toda a actividade

profissional.

Também graças ao ambiente de cooperação em que se viu envolvido, o estagiário não

experimentou dificuldades inexcedíveis no decurso do estágio.

Concluindo, o estagiário considera que o estágio decorrido no A2P Consult foi, a

todos os níveis, positivo, e sente-se com maior coragem para enfrentar as dificuldades

da vida profissional.

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PARECER DO A2P CONSULT, LDA

Para os devidos efeitos declara-se que o licenciado Marco Filipe Rodrigues da Cruz

Figueiredo realizou o estágio no A2P Consult, Lda no período de 15 de Março de

2002 a 31 de Outubro de 2002.

(João Appleton)

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PARECER DO PATRONO

Para os devidos efeitos declaro que o licenciado Marco Filipe Rodrigues da Cruz

Figueiredo realizou o estágio formal no A2P Consult, Lda no período de 15 de Março

de 2002 a 31 de Outubro de 2002 sob a minha orientação tendo demonstrado

excelentes qualidades para o exercício da profissão e dado uma colaboração muito

valiosa nos vários projectos em que participou, como fica patente no relatório de

estágio.

(Júlio Appleton)

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ANEXO

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RELATÓRIO DE ESTÁGIO

ESTÁGIO FORMAL REALIZADO NO A2P CONSULT, LDA

NO PERÍODO ENTRE 15/03/02 E 31/10/02

SOB A ORIENTAÇÃO DE PROF. JÚLIO APPLETON

MARCO FILIPE RODRIGUES DA CRUZ FIGUEIREDO

MEMBRO-ESTAGIÁRIO Nº 8854

Lisboa, Maio de 2003