DOSSIER O LNEC CONVERSAS Carlos Pina e Eduardo Júlio

Transcrição

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N° 62 . julho/agosto 2014 . 6.50
DOSSIER
O LNEC
CONVERSAS
Carlos Pina e Eduardo Júlio
ficha técnica
diretor
Eduardo Júlio
diretora executiva
Carla Santos Silva
[email protected]
conselho científico
Abel Henriques (UP), Albano Neves e Sousa (UTL),
Álvaro Cunha (UP), Álvaro Seco (UC), Aníbal Costa (UA),
António Pais Antunes (UC), António Pinheiro (UTL),
António Reis (UTL), António Tadeu (UC), Armando Rito,
Carlos Borrego (UA), Carlos Pina (LNEC), Conceição Cunha (UC),
Daniel Dias da Costa (UC), Dinar Camotim (UTL),
Diogo Mateus (UC), Elsa Caetano (UP), Elton Bauer (UnB, Brasil),
Emanuel Maranha das Neves (UTL), Fernando Branco (UTL),
Fernando Garrido Branco (UC), Fernando Sanchez Salvador (UTL),
Fernando Seabra Santos (UC), Francisco Nunes Correia (UTL),
Francisco Taveira Pinto (UP), Helder Araújo (UC),
Helena Cruz (LNEC), Helena Gervásio (UC), Helena Sousa (IPL),
Hipólito de Sousa (UP), Humberto Varum (UA),
João Almeida (UTL), João Mendes Ribeiro (UC),
João Pedroso de Lima (UC), João Ramôa Correia (UTL),
Joaquim Barros (UM), Joaquim Figueiras (UP),
Jorge Alfaiate (UTL), Jorge Almeida e Sousa (UC),
Jorge Coelho (UC), Jorge de Brito (UTL),
José Aguiar (UTL), José Amorim Faria (UP),
José António Bandeirinha (UC), José Câmara (UTL),
José Luís Câncio Martins, José Pinto Duarte (UTL),
Júlio Appleton (UTL), Laura Caldeira (LNEC),
Luciano Lima (UERJ, Brasil), Luis Calado (UTL),
Luís Canhoto Neves (UNL), Luís Godinho (UC),
Luís Guerreiro (UTL), Luís Juvandes (UP), Luís Lemos (UC), Luís Oliveira Santos (LNEC),
Luís Picado Santos (UTL), Luís Simões da Silva (UC),
Maria Cecilia A. Teixeira da Silva (UNICAMP, Brasil),
Mário Krüger (UC), Manuel Pipa (LNEC),
Maria do Rosário Veiga (LNEC), Nuno Silvestre (UTL),
Paulo Coelho (UC), Paulo Cruz (UM), Paulo Lourenço (UM),
Paulo M. Pimenta (USP, Brasil), Paulo Maranha Tiago (IPC),
Paulo Providência (UC), Pedro Vellasco (UERJ, Brasil),
Paulo Vila Real (UA), Raimundo Mendes da Silva (UC),
Rui Faria (UP), Said Jalali (UM), Sérgio Lopes (UC),
Teresa Valsassina Heitor (UTL), Valter Lúcio (UNL),
Vasco Freitas (UP), Vítor Abrantes (UP), Walter Rossa (UC)
redação
Cátia Vilaça
[email protected]
marketing e publicidade
Helena Fialho
[email protected]
Pedro Braga
[email protected]
editor
António Malheiro
grafismo
avawise
assinaturas
Tel. 22 589 96 25
[email protected]
redação e edição
Engenho e Média, Lda.
Grupo Publindústria
propriedade
Publindústria, Lda.
Praça da Corujeira, 38 - 4300-144 PORTO
Tel. 22 589 96 20, Fax 22 589 96 29
[email protected] | www.publindustria.pt
publicação periódica
Registo n.o 123.765
tiragem
6.500 exemplares
issn
1645 – 1767
depósito legal
164 778/01
2
editorial
4_42
dossier | o lnec
4_9
conversas
Carlos Pina e Eduado Júlio
10_13
Sistemas semi-ativos para a mitigação de vibrações em edifícios com isolamento de base sujeitos a
ações sísmicas – fernando oliveira , paulo morais e afzal suleman
14_17
Geotecnia Ambiental: proteção, valorização e reabilitação de recursos naturais – antónio josé roque
18_20
Apoio ao projeto e construção recente de grandes barragens de betão e obras subterrâneas
– antónio lopes batista , josé vieira de lemos , luís lamas , antónio tavares de castro
22_25
Duas décadas de cooperação europeia no âmbito da ID&I em engenharia sísmica no LNEC
– alfredo campos costa , ema coelho, alexandra carvalho, paulo candeias , antónio a . correia
26_28
A problemática da degradação de estruturas de betão por reações expansivas internas
– j. custódio, a . santos silva , a . b. ribeiro e a . gonçalves
30_33
Aplicação de resíduos de construção e demolição em infraestruturas rodoviárias – maria de lurdes antunes
e ana cristina freire
34_38
A modelação física no apoio ao projeto de obras marítimas – conceição juana fortes , maria teresa reis ,
maria graça neves , luís gabriel silva , rui capitão e rute lemos
40_42
A avaliação do estado de conservação na reabilitação urbana – joão branco pedro e antónio vilhena
44_47
análise e simulação
Análise estrutural da cabine de um pequeno submarino de recreio e investigação – hugo macedo,
óscar lópez , filipe pedro e fernando seabra santos
48_49
arquitetura
Intervenção na Herdade de Torre da Palma – joão mendes ribeiro
50_51
térmica
Marcação CE e Avaliação Técnica Europeia de produtos e sistemas de isolamento térmico de edifícios
52_53
betão estrutural
A arte no projeto do betão estrutural
54_55
alvenaria e construções antigas
Análise com GPR da constituição de chaminés industriais em alvenaria
56
sustentabilidade
Eco-inovação para o desenvolvimento sustentável
57_59
notícias
60_63
mercado
64
eventos
capa
© LNEC
1
Os artigos publicados são da exclusiva responsabilidade dos autores.
Próxima edição >
Dossier O ITeCons
editorial
A crise económico-financeira que o país atravessa provocou uma contracção sem precedentes
no sector da Construção, tendo o Governo da República procedido a um desinvestimento tão
significativo que levou à extinção do Ministério das Obras Públicas. Como consequência desta
nova realidade, as grandes construtoras passaram a apostar quase exclusivamente na internacionalização e os jovens deixaram de ver a Engenharia Civil como uma profissão de prestígio,
essencial ao desenvolvimento da sociedade de amanhã, mas como um estigma, garantia de
emigração forçada. De facto, o número de candidatos a este curso foi de tal maneira reduzido
nos últimos anos que, no futuro, a manter-se esta tendência, as duas mais prestigiadas e antigas
Escolas de Engenharia do país, o IST e a FEUP, serão suficientes para dar resposta à procura.
Acresce que a actual direcção da Fundação para a Ciência e Tecnologia, embora não definindo
explicitamente prioridades em termos de investigação, claramente não considera relevante
a Engenharia Civil, tendo havido cortes superlativos no número de projectos financiados e de
bolsas de pós-doc e de doutoramento atribuídas nesta área do conhecimento. A tão apregoada
reabilitação urbana poderia/poderá melhorar este cenário mas tarda em acontecer e, entretanto, pequenas e médias construtoras fecham, assim como muitos gabinetes de projecto,
as Escolas de Engenharia definham, e muitos dos melhores engenheiros e investigadores
abandonam o país...
Na conjuntura quase-apocalíptica, porém rigorosa, atrás traçada, importa reflectir sobre qual
deve ser a missão da Engenharia Civil nacional nos próximos 25 anos e definir uma estratégia
para a operacionalizar. A oferta das universidades deve ser redimensionada e os cursos que
subsistirem devem ser reformulados, os objectivos dos centros de investigação devem ser
reajustados, as empresas e os técnicos devem actualizar-se, e o Governo deve traçar um plano
para congregar esforços no relançamento da Engenharia Civil nacional ao serviço de um novo
Portugal, mais moderno, mais organizado, mais eficiente, mais próspero. E qualquer que seja o
modelo a adoptar, há uma instituição que surge como incontornável, a qual, mais do que fazer
parte, deverá estar no centro da solução: o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC).
Com efeito, o futuro deve ser pensado sem esquecer o passado, e o LNEC é o expoente máximo
do prestígio e do reconhecimento internacional da Engenharia Civil portuguesa, casa-mãe dos
mais brilhantes engenheiros civis portugueses, e.g. Manuel Rocha e Júlio Ferry Borges, e um
exemplo de pioneirismo em diferentes áreas do conhecimento. Defendo, por isso, convictamente, o reforço e a renovação do LNEC, dentro de uma estrutura modernizada e optimizada
do Sistema Científico Tecnológico Nacional, i.e. de muito alto rendimento e com uma dimensão
à escala do país.
Este número da Construção Magazine pretende dar a conhecer aos leitores uma visão alargada
do LNEC, do passado glorioso aos desafios do presente. O dossier temático apresenta a estrutura
habitual: uma entrevista ao actual presidente do LNEC, o Eng.º Carlos Pina, e artigos técnicocientíficos da autoria de diversos investigadores da instituição, ilustrativos de algumas das
actividades desenvolvidas no seio dos diferentes departamentos. Espero que este número
seja do agrado dos leitores e que, de algum modo, contribua para evidenciar a necessidade de
apoiar o Laboratório Nacional de Engenharia Civil e de reforçar o seu papel numa estratégia
que urge definir de reposicionamento da Engenharia Civil como um dos pilares essenciais ao
desenvolvimento sustentado do Portugal do século XXI.
Eduardo Júlio
Director
*O Professor Eduardo Júlio escreve de acordo com a antiga ortografia.
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conversas
Carlos Pina e Eduardo Júlio
Fotografia por Cátia Vilaça
carlos pina e eduardo júlio
Numa edição dedicada ao LNEC, o diretor da Construção Magazine, Eduardo Júlio (à
direita), conversa com Carlos Pina (à esquerda), presidente da instituição. Começando
pelo início auspicioso do LNEC, para o qual contribuiu o facto de agregar todas as áreas
da engenharia civil, a conversa desenrola-se pelos atuais desafios, nomeadamente
ao nível do financiamento e da capacidade de adaptação ao presente e futuro da
construção civil.
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AS ORIGENS
Eduardo Júlio (EJ) – Começava por pedir-lhe que fizesse uma breve resenha histórica do LNEC, desde
a sua criação até ao momento presente, referindo os aspetos que considera mais marcantes nesta
história já longa e tão marcante para a engenharia civil nacional.
Carlos Pina (CP) – O LNEC surge em meados dos anos 40, coincidindo com um plano de infraestruturação do país mais ligado à energia hidroelétrica. No entanto, também nessa altura houve planos para
outro tipo de infraestruturas, como estradas ou caminhos-de-ferro. A ideia dos políticos, engenheiros
e professores da época era a de que não havia meios para desenvolver essa infraestruturação no país,
pelo que ia ser realizada com capacidade e conhecimento existente no exterior, mas que era muito
importante que isso rapidamente se alterasse. É então que surge a ideia da criação deste laboratório,
que resultou da junção de duas instituições: uma que já existia há muitos anos no Ministério das Obras
Públicas, ligada aos materiais, e outra do Instituto Superior Técnico, ligada à Mecânica Aplicada. Essas
duas instituições juntaram-se e criou-se o Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
O primeiro diretor foi o Eng.º Eduardo Arantes de Oliveira, tendo como subdiretor o Eng.º Manuel Rocha,
e eles fizeram com que este objetivo [de infraestruturação] fosse conseguido. A título de exemplo, em
poucos anos as barragens passaram a ser projetadas e construídas com conhecimento português,
através da engenharia portuguesa. Um exemplo disso é a barragem do Cabril, que é dos anos 50, cujo
projetista é português. Houve outros casos também nas pontes e noutras áreas, em que realmente
se conseguiu adquirir conhecimento e começar a ter mão naquilo que se ia fazendo no país, o que
também é um aspeto, do meu ponto de vista, muito determinante.
Outro aspeto que eu gostaria de realçar, dessa época mas que se tem mantido e continua a ser uma
vertente fundamental da atividade do LNEC, é o facto de os engenheiros que estavam cá nessa
altura terem uma preocupação muito grande com o que se iria passar com as obras a ser construídas no futuro. Preocuparam-se em colocar instrumentos nas obras que fornecessem informação
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“estamos agora a
fazer um esforço
estratégico no
sentido de produzir
ferramentas de apoio
à construção em
portugal, na área
da reabilitação“
– carlos pina
para avaliar as condições futuras dessas
obras. Isto foi um elemento determinante e
ainda hoje é uma das bases fundamentais
da atividade do LNEC. Recolhemos informação de variadíssimos tipos de obras, e isso
permite-nos fazer avaliações regulares das
suas condições de segurança. A segurança
sísmica foi outra área que começou a ser
desenvolvida. Sabe-se que Portugal é um
país com risco sísmico, e foi desenvolvido
um conhecimento muito significativo nesse
domínio através de um dos pioneiros nessa
área, o Eng.º Ferry Borges, tendo depois sido
sucessivamente apoiado por outros investigadores, como o Eng.º Artur Ravara, e que
também fizeram com que o LNEC ganhasse
uma projeção nesta matéria a nível mundial.
Claramente estávamos, e penso que ainda estamos, no topo do conhecimento nesta área.
Não foi por acaso que foi construída, aqui no
LNEC, uma grande instalação experimental:
uma mesa sísmica de grandes dimensões,
que na altura era, se não a maior, uma das
maiores do mundo, precisamente para alavancar os desenvolvimentos que foram sendo
realizados em Portugal, na área da engenharia
sísmica. Finalmente, foi também criado um
departamento de hidráulica, um ano ou dois
após a fundação do LNEC, sob a responsabilidade do Eng.º Fernando Abecassis, que
o liderou esse durante muitos anos. Neste
setor desenvolvem-se estudos de hidráulica
marítima, fluvial, e sanitária, e tem uma par-
cela muito significativa de atividade ligada à
modelação física dos fenómenos hidráulicos,
que se mantém ainda hoje como uma vertente
muito importante da atividade do LNEC.
Não queria deixar de realçar aquilo que é
uma das razões do sucesso do LNEC, que é a
capacidade de ter, dentro do mesmo campus,
todas as valências ligadas à engenharia civil.
Essa interação foi, do meu ponto de vista,
uma mais-valia extraordinária para o LNEC,
que o torna num caso, não direi ímpar, mas
muito raro a nível mundial. É evidente que isto
também tem muito que ver com a dimensão do
nosso país. Noutros países este laboratório
não seria o ideal. Temos, aliás, a experiência de
países de maior dimensão em que se criaram
laboratórios independentes cobrindo áreas
parcelares da engenharia civil, mas no nosso
país foi possível criar o laboratório desta maneira e, do meu ponto de vista, isto dá-nos uma
vantagem competitiva quando confrontados
com “competição” externa muito significativa.
Esta vertente da complementaridade, de ter
várias valências, fez com que, ao longo dos
anos, fossem também introduzidas outras
áreas de conhecimento dentro do LNEC, ao
lado da engenharia civil, mas complementares
e necessárias par a o que é o nosso produto, ou
seja, as obras de engenharia civil: desde logo,
as valências da química, mecânica e eletrotecnia, que estão muito ligadas à instrumentação
e aos ensaios, e, posteriormente, a informática, a economia, a arquitetura, com o arquiteto
Nuno Portas e a valência das Ciências Sociais,
com a ecologia social.
EJ – Esse núcleo não foi, entretanto, extinto?
CP – A valência não foi extinta. O que houve foi
uma reorganização, em que nos pareceu que
podíamos potenciar as capacidades que temos
nessa matéria junto com a própria arquitetura,
que estava muito ligada ao ordenamento do território. Criámos um novo setor, que se denomina
Núcleo de Estudos Urbanos e Territoriais, onde
estão as valências específicas da arquitetura,
urbanismo e ecologia social. A experiência dessa
ligação ainda é pequena, mas parece-nos que
tem sido positiva porque tem, por um lado,
aumentado a massa crítica, que é um aspeto
determinante, nomeadamente nos dias de hoje,
em que há uma redução muito significativa do
número de pessoas. Salientava que fizemos
uma reorganização há cerca de um ano, mas
preocupámo-nos em tentar manter todo o conhecimento que fosse considerado importante,
independentemente da arrumação estrutural
ou orgânica da instituição. Queremos manter o
conhecimento, mas da melhor maneira e com
a melhor produtividade possível.
O PIONEIRISMO DO LNEC
EJ – A inovação sempre esteve no ‘ADN’ do LNEC.
Por exemplo, no capítulo da monitorização,
a Ponte 25 de Abril tem um sistema que foi
desenvolvido aqui na casa e que na altura era
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conversas
conversas
absolutamente inovador, o que demonstra o
pioneirismo do LNEC. Outro aspeto importante é
o da multidisciplinaridade, que é uma mais-valia
e torna o LNEC um caso ímpar, provavelmente
a nível mundial. Neste aspeto, figuras como o
Eng.º Arantes de Oliveira, o Eng.º Manuel Rocha
e o Eng.º Ferry Borges tiveram um papel muito
importante. A conjuntura também era muito
diferente da de hoje, pois no pós-guerra a engenharia tinha um papel preponderante e o LNEC
beneficiou do plano Marshall, portanto teve a
possibilidade de ter equipamentos muito bons
e modernos nessa altura. Mas o papel do Eng.º
Manuel Rocha também foi determinante ao nível
da exigência. A engenharia civil naquela altura
não era o que é hoje. Estava bastante atrasada
relativamente ao que é hoje o paradigma da Ciência. O Eng.º Manuel Rocha conseguiu importar a
prática americana e, portanto, definir padrões de
elevadíssima exigência relativamente às provas
e aos graus LNEC.
CP – Esse é um aspeto mui to importante da
contribuição da direção do Eng.º Manuel Rocha,
ainda na sequência do que foi feito sob orientação do Eng.º Eduardo Arantes de Oliveira, ou
seja, a tentativa de apropriação das melhores
práticas e do melhor conhecimento existente.
O caminho seguido foi o de fomentar a ligação
com os melhores centros de conhecimento do
mundo. Os investigadores do LNEC tiveram
várias missões no estrangeiro com o objetivo
central de ver o que de melhor se fazia nesses
países e de tentar trazer para Portugal aquilo
que seria a melhor experiência na área da
investigação. Um dos aspetos relevantes foi
precisamente a grande exigência colocada
nos quadros que pertenceriam ao LNEC. Na
altura, nas universidades portuguesas, na
área da engenharia civil, a atribuição do grau
de doutor praticamente não existia, e por
iniciativa do Eng.º Manuel Rocha legislou-se
nesse sentido, com a criação dos graus LNEC,
que correspondiam precisamente aos graus
atribuídos na Universidade. Ao grau de Doutor
correspondeu o grau de Especialista do LNEC,
enquanto que as provas para Investigador,
que mais tarde passou a ser para o grau de
habilitado, eram equivalentes às de Professor
Catedrático. Objetivo central daquilo que se fez
e do que se legislou foi garantir que os quadros
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da carreira de investigação do LNEC eram quadros altamente habilitados e com as melhores
exigências do mundo e isso foi claramente
fundamental para o sucesso do LNEC, do meu
ponto de vista. É evidente que, a certa altura
deste caminho, com base em doutoramentos
no estrangeiro, as universidades passaram
a ter meios humanos com essas exigências e
com essas qualificações académicas.
EJ – O LNEC, no fundo, definiu padrões de
exigência que não existiam na universidade e
criou o grau LNEC. A partir do momento em que
a Universidade acompanhou esses graus de
exigência, deixa de fazer sentido o grau LNEC?
CP – Exato, embora dentro da instituição tenha
havido algumas reticências em aceitar esse
caminho. No entanto, foi claramente aceite e
há muitos anos que todos os investigadores
do LNEC são doutorados nas universidades
portuguesas e estrangeiras.
EJ – Apesar de já termos falado do Eng.º Manuel
Rocha e do Eng.º Ferry Borges, seria uma falha
se não referíssemos o papel que este último
teve na atual filosofia de segurança subjacente
aos Eurocódigos estruturais.
CP – O Eng.º Ferry Borges é uma figura determinante para o LNEC. Do meu ponto de vista
são as duas figuras, em termos científicos,
que marcam o LNEC. Embora ambos da área
de estruturas, o Eng.º Manuel Rocha depois
caminhou mais no sentido da mecânica das rochas, e veio a participar na criação dessa nova
ciência e foi o primeiro presidente da Sociedade
Internacional de Mecânica das Rochas, que foi
criada nos anos 60 e cuja sede é, ainda hoje,
aqui no LNEC. O Eng.º Ferry Borges manteve-se
na área de estruturas, tendo toda uma atividade muito intensa na área da engenharia sísmica, e precisamente nessa área é determinante
a questão da fiabilidade das construções e a
probabilidade de ocorrência de rotura, ou seja,
o método probabilístico aplicado à segurança
de estruturas é determinante, e o Eng.º Ferry
Borges realmente passou para esta área, e
teve também uma influência muito importante,
precisamente pelos seus escritos nesse domínio, no lançamento dos Eurocódigos na Europa.
No início, era ele o presidente da associação
europeia que deu o pontapé de saída para a
criação dos Eurocódigos e já com a filosofia
da segurança em termos muito evoluídos de
um ponto de vista probabilístico. Portugal teve
um papel importante no desenvolvimento dos
Eurocódigos, porque a sua própria legislação já
tinha essa filosofia, e também a nossa adaptação aos Eurocódigos foi relativamente fácil,
ao contrário de outros países. O Eng.º Ferry
Borges foi uma das pessoas a dar o pontapé de
saída nessa área. Por outro lado, na área da engenharia sísmica, a base do desenvolvimento
do respetivo Eurocódigo foi feita em Portugal,
e essa matéria continua a ser sediada no LNEC.
EJ – O mérito do Eng.º Ferry Borges é reconhecido não só em Portugal, aliás a Associação
Portuguesa de Engenharia de Estruturas até
tem o prémio Ferry Borges, e este ano, nas
Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas vai haver, na única sessão plenária, uma
homenagem à sua figura, mas também internacionalmente. Houve um congresso no México
sobre estruturas em que a enorme relevância
do seu trabalho foi de tal forma reconhecida
que causou surpresa na comitiva portuguesa.
CP – Eu falo por experiência própria: em vários
contactos que tenho externamente, muitas vezes me é referido o nome do Eng.º Ferry Borges.
É um dos nomes que mostram que a engenharia
portuguesa da altura era realmente marcante
a nível internacional e promovia a criação de
contactos internacionais e de redes, não só
deslocando-se como recebendo. Há muitos engenheiros que vieram cá ter formação no LNEC
e, portanto, criaram uma rede de conhecimento
muito importante. Hoje, todos nós sabemos que
sem essas redes não vamos a lado nenhum mas
à época não era assim, aliás Portugal vivia sozinho em vários domínios científicos e evoluía, de
alguma forma, desligado do exterior, mas neste
domínio, esses ilustres engenheiros marcaram
a nossa engenharia.
O FINANCIAMENTO
EJ – Para fazer boa investigação são precisos
bons investigadores mas também dinheiro.
Nessa época havia a chamada regra de ouro
das três áreas do financiamento. O LNEC tinha
definido uma investigação programada, e que
correspondia, sensivelmente, a um terço da
atividade, e que era financiada através do
PIDDAC (Programa de Investimentos e Despesas de Desenvolvimento da Administração
Central). Havia um terço que se traduzia em
investigação aplicada, ou seja, era suportada
por um cliente para problemas de grande
complexidade. O último terço era financiado
pelo Orçamento de Estado – não incluído no
PIDDAC – e tinha a ver com as outras atividades, também científicas e técnicas e que, em
grande parte, têm a ver com a missão do LNEC,
que extravasa, ainda hoje, a competência das
universidades: normalização, regulamentação
e também prestação de serviços e apoio a
tribunais...
CP – E à definição das orientações políticas do
Governo, que precisam de apoio técnico. Essa
regra de ouro, ainda hoje, do meu ponto de
vista, se mantém. A questão do financiamento
é que se alterou um pouco. As percentagens
relativas mantêm-se – se não é um terço, anda
entre os 30 e os 40 por cento, em termos de
atividade. Aquilo que refere acerca do PIDDAC,
ou seja, do investimento para investigação
em determinados domínios, vem também
daquele período em que foi fundado o LNEC,
em que o Estado português tinha planos de
investimento em infraestruturas hidráulicas, rodoviárias e em portos. Esses planos
tinham financiamento, dentro do Orçamento
de Estado, e parte desse financiamento era
alocado ao LNEC para o desenvolvimento
dessa investigação. Depois houve os planos
de fomento, mas após o 25 de Abril morreu
um pouco esta visão sobre o que se deveria
fazer com o PIDDAC em termos de investigação.
Continuámos a ter financiamento do PIDDAC
mas não alocado ao estudo de estradas ou de
barragens, que eram as orientações políticas
que existiam. Perdeu-se um pouco a orientação política estratégica do que o país deveria
fazer. O financiamento continuou a existir,
foi-se reduzindo, mas continuou a existir sem
este aspeto que para mim é importante, que é
definir em que áreas a investigação deve ser
feita, ou com que objetivos de médio e longo
prazo deve ser feita. Por outro lado, alterouse a forma de financiamento da investigação.
Apareceram as agências de financiamento –
caso da Fundação para a Ciência e Tecnologia
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conversas
(FCT), em Portugal. Também passaram a existir
agências de financiamento a nível europeu e
internacional. O desafio do LNEC é a capacidade
de ir captar esse dinheiro para a atividade de
investigação a agências de financiamento e
também – e isto é um desafio para o Conselho
Diretivo – tentar definir, junto do Governo, uma
estratégia de investigação que seja suportada
por financiamento. Como sabemos, a FCT tem
tido alguma dificuldade em definir áreas prioritárias de desenvolvimento da investigação.
No período de desenvolvimento do país, o que
interessava era ter cada vez mais capacidade
e mais conhecimento em todas as áreas. Tal
como referi há pouco, em termos de laboratório
é necessário manter as capacidades mas também definir uma base de apoio à investigação
em todos os domínios científicos. Depois têm
de se definir áreas estratégicas onde vamos
investir mais, para orientar também o produto
da investigação. Esse é um esforço que estamos a fazer junto do Governo e que tem sido
bem acolhido tanto no LNEC como nos outros
centros de investigação do país. Nesta fase
de menor capacidade financeira do Estado
português, as orientações estratégicas que
estamos a seguir são as da União Europeia.
EJ – Mas Portugal é um contribuinte líquido da
União Europeia em matéria de I&D, ou seja, dá
mais dinheiro do que aquele que vai buscar.
Devia haver uma estratégia nacional, e uma vez
que as universidades já não funcionam como
há algumas décadas, em que não havia essa
qualidade comparável à do LNEC, os esforços
deviam ser congregados.
CP – A esse propósito também gostaria de dizer
– é uma opinião pessoal, mas sou acompanhado por vários investigadores do LNEC– que
o Estado tem de repensar essa questão da
contribuição líquida, que tem muito a ver com
a capacidade do país para liderar projetos. Há
muito dinheiro na coordenação dos projetos,
mas há que avaliar a capacidade do país para
ganhar as candidaturas. Do meu ponto de
vista, Portugal tem um problema estrutural,
que é a dimensão das suas instituições. É uma
dimensão demasiado pequena para o país ser
um coordenador de topo de projetos de investigação a nível europeu. Do meu ponto de vista, é
preciso fazer esforços no sentido de escalar as
capacidades do país. Tentámos e vamos conti-
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nuar a tentar, na área de engenharia civil, juntar
as várias instituições para ganharmos escala,
no sentido de sermos capazes de, no contexto
europeu, deixarmos de ser um contribuinte
líquido. Isso passa, necessariamente, pela
capacidade de coordenarmos projetos a nível
europeu e deixarmos de ser apenas o parceiro
que aparece porque é o país do sul que tem alguma capacidade e reconhecimento. Também
acho que, ao nível da FCT, devia haver esforços
neste caminho. Deveria tentar-se introduzir
alguns incentivos a este tipo de atividades,
porque só assim seremos capazes de deixar
de ser contribuintes líquidos.
EJ – Mas a realidade atual é muito adversa.
Em engenharia civil estamos com um número
mínimo de alunos a concorrer à universidade,
temos demasiados cursos em demasiadas
escolas, portanto tudo isto vai, provavelmente,
sofrer uma reformulação.
CP – Vai haver um ajustamento, e eu aí também
tenho de assumir as minhas culpas e as culpas
dos engenheiros civis, que deixaram, em certa
medida, empolar a situação. O caminho era fácil,
havia muita obra, os engenheiros civis tinham
emprego à saída, garantido, eram precisos
muitos e não houve a visão de perceber que isso
não continuaria assim. Basta olhar para países
como Estados Unidos ou França para perceber
que é preciso ajustar a oferta à procura.
E O FUTURO, QUANDO COMEÇA?
EJ – Quando comecei a fazer o doutoramento,
em 1995, escolhi a área da Reabilitação porque
era o futuro, mas o futuro ainda não chegou.
Parece que finalmente vai ser definida essa
grande prioridade e essa necessidade absolutamente crucial para o país, porque quanto
mais as coisas se degradam mais caro vai ser
recuperá-las. Nesta lógica de poupar, também
se deve preservar para depois não gastar mais
dinheiro do que o necessário aos contribuintes.
Nessa medida, o Governo e o LNEC não deveriam
colocar a reabilitação no topo das prioridades?
CP – O que disse é uma realidade e resultou
também do facto de não nos termos apercebido
que estávamos a caminhar num sentido que ia
ter um fim, e que tinha de ser alterado de alguma
forma. Não diria que a engenharia tem aí muitas
responsabilidades. Isso tem que ver com a política económica e financeira do país. O dinheiro
“mais fácil” após a entrada no euro fez com que
as pessoas quisessem ter uma habitação sua
e nova, pelo que temos um parque habitacional
que é quase o dobro do necessário.
EJ – De facto, aí a responsabilidade é dos
políticos. A responsabilidade dos engenheiros
está na conceção...
CP – As pessoas que, como eu, estão em cargos dirigentes, têm alguma responsabilidade
porque podem dar pistas noutros caminhos.
EJ – E o LNEC tem dado. Por exemplo, no caso
do aeroporto foi referido que não era o local
mais adequado e alertou-se para os custos
inerentes...
CP – E no que toca à reabilitação, há uns anos
largos que temos vindo a investir e a trabalhar
no sentido de nos prepararmos para essa realidade. Nota-se, pelos indicadores da construção,
que começa a haver um crescimento na área
da reabilitação, depois de alguns anos de uma
redução brutal da atividade da engenharia e da
construção em construção nova, e em que a
reabilitação se manteve mais ou menos estável.
Desde há dois anos que o investimento nessa
área começou a crescer mesmo. Há, realmente,
mais atividade na reabilitação agora, e naturalmente a atividade centra-se na reabilitação
do edificado, mas não é só o edificado que vai
necessitar de reabilitação. O desafio que os
engenheiros têm, e aqui é um desafio do LNEC,
mas também das universidades, é o facto de,
do meu ponto de vista, a atividade na área da
reabilitação precisar de outro tipo de conhecimento. É preciso preparar os engenheiros para
essa atividade. Temos de ter engenheiros mais
vocacionados para a reabilitação e com mais
formação nesse domínio.
EJ – E as universidades estão preparadas
para preparar?
CP – Estão a preparar-se, tal como o LNEC se
está a preparar...
EJ – No Técnico, sou responsável pela disciplina de Reabilitação e Reforço de Estruturas,
e já em Coimbra tinha sido responsável por
essa disciplina, mas era uma disciplina de
opção. Do programa do curso de Mestrado
não consta nenhuma disciplina obrigatória na
área da reabilitação, portanto a lógica continua
a ser a da construção nova, e obviamente
Perfil
Carlos Pina preside ao LNEC desde 2010.
Tem o grau de Especialista pelo LNEC,
obtido na área científica de Barragens.
É também Professor Catedrático
Convidado no Instituto Superior
Técnico. É presidente da Comissão dos
Eurocódigos Estruturais e membro da
Comissão Nacional Portuguesa das
Grandes Barragens.
Eduardo Júlio é Professor Catedrático
no Instituto Superior Técnico, sendo o
coordenador do Grupo de Estruturas
de Betão e o presidente do Instituto de
Engenharia de Estruturas, Território e
Construção (ICIST)
esse paradigma tem de mudar, mas julgo que
será um processo reativo, não preventivo.
CP – Eu acho importante que se comece a dar
passos nesse sentido... Já falámos das universidades, do LNEC e, como disse, acho que nos
estamos a preparar. Temos apoiado o Governo
em algumas iniciativas legislativas nessa matéria, dando a informação técnica necessária
para a produção legislativa. Claramente, o
Governo quer apostar na reabilitação, mas há
várias questões que se levantam, em termos
económicos e financeiros, fundamentalmente.
No entanto, acho importante que a própria
sociedade valorize ou considere que as casas
reabilitadas são tão boas ou melhores do que
a construção nova, e portanto esse aspeto
também faz parte do nosso esforço, que é
comum a todos os centros de investigação, às
universidades, até à própria Ordem dos Engenheiros: criar mecanismos, fazer exposições
e conferências no sentido de fazer com que a
sociedade também mude um pouco o seu paradigma. Sabemos que, ainda hoje, entre uma
construção nova e uma construção reabilitada,
no mesmo sítio, a opção recai na nova.
EJ – A reabilitação de que se fala é, essencialmente, reabilitação urbana. Esse é o tipo
de obra mais na área das pequenas e médias
empresas, nunca das grandes empresas. As
grandes empresas encontraram na internacionalização a forma de resolver o problema. O
LNEC, tendo também de adaptar-se à realidade
atual, não pode também aproveitar esta saída
das grandes empresas portuguesas e, de
alguma forma, “re-internacionalizar-se” (não
digo internacionalizar-se porque o LNEC já
fez muita obra em todo o mundo nos tempos
áureos), mas atualmente não poderá também
ter essa vertente?
CP – O LNEC é uma instituição pública que segue
as orientações do Governo e, como sabemos,
um dos objetivos estratégicos do Governo
é aumentar a capacidade de exportação do
país, portanto o LNEC caminha também nesse
sentido. Tem feito, inclusive, um esforço no
sentido de desenvolver atividade nos mercados
externos, em especial nesses mercados em
que realmente o LNEC é uma mais-valia, pelo
reconhecimento da instituição e da sua capacidade, como são os mercados dos PALOP, mas
também o mercado do norte de África. Temos
procurado entrar nesses mercados, sempre
em conjunto com as empresas portuguesas,
tentando, com a nossa presença, aumentarlhes a competitividade. Ainda não estamos com
70 ou 80 por cento da atividade fora do país,
como as empresas de construção portuguesas,
mas já andaremos nos 30, 40 por cento. De
qualquer forma, não ambicionamos uma fatia
muito maior, pois o LNEC continua a ser um
laboratório português, para servir Portugal, e
portanto é aqui que tem de manter a sua base
de atividade. Os PALOP são um bom exemplo da
atividade externa porque estão numa fase de
desenvolvimento, de infraestruturação. Existe
muita atividade nesse domínio, e praticamente
sempre com empresas portuguesas.
Aproveito para referir que Portugal tem um
peso muito grande de micro, pequenas e médias empresas, que são a base da indústria da
construção em Portugal. Do nosso ponto de
vista, é preciso fazer um esforço para que essas
empresas também ganhem qualidade, e o LNEC
pode contribuir nesse sentido, nomeadamente
nas áreas de certificação, de garantias de qualidade dos materiais e dos sistemas. Estamos
agora a fazer um esforço estratégico no sentido
de produzir ferramentas de apoio à construção
em Portugal, na área da reabilitação, que consideramos poder melhorar a qualidade daquilo
que se vai fazer em Portugal. É preciso não esquecer que a reabilitação, em especial a urbana,
vai ser feita por essas pequenas empresas, e
portanto é preciso que elas sejam capazes de
a fazer com qualidade. Estamos a pensar ter um
selo de qualidade para acompanhar as obras de
reabilitação do princípio ao fim. Algo determinante para qualidade da reabilitação é a forma
como se constrói. As ligações entre aquilo que
já existe e o novo são muito importantes para o
resultado final. Há muitas falhas em termos de
conhecimento das próprias empresas, e esse é
um caminho para a intervenção do LNEC. Gostaria que se fizesse um conjunto do tipo daquilo
a que se chama Especificações LNEC, ou seja,
documentos que ajudem as empresas, e que
também ajudem a própria sociedade a perceber
se o produto que lhe é vendido tem qualidade.
EJ – Acho que aí há mais espaço para a interação com a universidade: combinar cursos
de formação, que simultaneamente passam
para os técnicos essas Especificações LNEC.
CP – Um desafio que o LNEC e as universidades
têm é o de serem capazes de fazer com que
o conhecimento existente nos vários centros
de investigação que, desde os anos 80, 90, se
desenvolveram em Portugal, na área da Engenharia Civil, seja passado para a prática.
JULHO/AGOSTO 2014
9
10_13
o lnec
sistemas semi-ativos para a
mitigação de vibrações em edifícios
com isolamento de base sujeitos
a ações sísmicas
Fernando Oliveira, Bolseiro, FCT/LNEC
Paulo Morais, Investigador Auxiliar, LNEC
Afzal Suleman, Investigador Principal, IDMEC-IST
INTRODUÇÃO
No projeto e construção de estruturas têm
vindo a ser aplicados, de forma crescente,
princípios sustentáveis tendo em atenção as
ações a que as referidas estruturas poderão
vir a estar sujeitas. Visando a mitigação
dos efeitos produzidos por ações sísmicas
recorre-se cada vez mais à utilização de sistemas complementares com o objetivo destes
sistemas dissiparem parte substancial da
energia imposta pelo sismo, ficando assim a
estrutura menos vulnerável. Esses sistemas
podem ser classificados como: i) Passivos; ii)
Semi-activos; iii) Activos; iv) e Híbridos; [1].
Uma das soluções que tem vindo a ser frequentemente utilizada em edifícios é o isolamento
de base que se enquadra na classe dos sistemas passivos. Um edifício com isolamento de
base compreende a utilização de uma superfície de descontinuidade no plano horizontal
entre a fundação (subestrutura) e a estrutura
(superstrutura) através de aparelhos de apoio
(isoladores) que conferem à estrutura uma
elevada rigidez vertical e uma baixa rigidez
horizontal. Esta solução tem vindo a ser concretizada em vários edifícios nomeadamente
os de importância vital para a proteção civil,
tais como hospitais, quartéis de bombeiros,
10
JULHO/AGOSTO 2014
centros de comunicação, entre outras, que
indubitavelmente devem permanecer operacionais após a ocorrência dum sismo [2-3].
Contudo, para certos tipos de ações sísmicas
é referido na literatura que os deslocamentos
observados ao nível dos isoladores podem
tornar-se incompatíveis com a envolvente da
estrutura [4]. Para minorar este problema é
necessário desenvolver soluções que conduzam à redução do deslocamento ao nível
dos isoladores sem aumentar a resposta da
superstrutura. Nesse sentido, têm sido recentemente estudadas e propostas estruturas
com isolamento de base e amortecedores
viscosos instalados ao nível da interface de
isolamento [5]. Muito embora esta solução
requeira menos recursos, alguns estudos
referem que as respostas da estrutura, para
determinadas ações sísmicas, agravam-se em
relação à solução original [4]. Por outro lado,
o recurso a dispositivos do tipo ativo, mais
eficazes, nem sempre é fiável, uma vez que
requerem potências instaladas elevadas não
sendo possível garantir que estejam operacionais durante a ocorrência do evento sísmico. As
soluções que recorrem a dispositivos do tipo
semi-ativo surgem, assim, como um compromisso que reúne as melhores características
das soluções anteriores. Os dispositivos
semi-ativos podem ser vistos como soluções
passivas preparadas para terem características variáveis que são controladas em função
da resposta da estrutura. Amortecedores do
tipo magneto-reológico ou os amortecedores
do tipo viscoso de característica variável são
alguns dos exemplos de dispositivos utilizados
em sistemas semi-ativos [6].
Este trabalho de investigação procurou avaliar
as potencialidades dos sistemas semi-ativos
associados a edifícios com isolamento de
base (denominados por sistemas híbridos)
na redução de vibrações impostas por ações
sísmicas. Recorre-se à modelação matemática
para exemplificar o conceito e depois explorase a modelação física para validar a solução.
Os resultados mostram que a solução híbrida
proposta revela um desempenho melhor que
a solução passiva.
SISTEMA HÍBRIDO: ISOLAMENTO DE BASE
COM SISTEMA SEMI-ATIVO
A estrutura híbrida compreende a estrutura
isolada com sistemas semi-ativos sendo o
conjunto visto como um sistema controlado
em anel fechado (Fig. 1). Desta forma, as respostas dos sensores são utilizadas na deter-
Superstrutura
Dispositivo
SA
Aparelhos
de Apoio
ag
Sistema
Dispositivo SA
Isolamento
de Base
Ação
Sísmica
z
Estrutura
Superstrutura
e Isol. Base
f
u
y
Controlador
>1
base. Foram abordadas as estratégias do tipo
‘seguimento de força’ com recurso a: controlo
com ação integral; controlo com regulador linear quadrático; e controlo preditivo. Foi ainda
considerada uma estratégia de controlo não
linear do tipo linearização por realimentação
de entrada-saída.
MODELAÇÃO MATEMÁTICA DO SISTEMA
HÍBRIDO
O desempenho das soluções propostas foi
avaliado num modelo de um edifício típico
com 10 pisos e isolamento de base (3 primei-
ros modos: f1=0,39 Hz, ξ1=9%, f 2=2,99 Hz,
ξ2=6%, f3=5,87 Hz e ξ3=7%) e equipado com
amortecedores de característica variável.
Consideraram-se ações típicas para o território
português (10 ações tipo 1.1 e 10 ações do tipo
2.1, segundo o Eurocódigo 8 [7]). Os resultados
das simulações numéricas (Fig. 2) efectuadas
mostram que as soluções estudadas permitem
a redução dos deslocamentos relativos e das
acelerações absolutas. Observa-se que para
a mesma redução de deslocamentos relativos
a solução com sistemas semi-ativos reduz
melhor as acelerações que a melhor solução
do tipo passivo (Passivo Cid): cerca de 20% e
35% melhor para ações do tipo 1 e 2 respetiva-
modelo
linear
respostas (valores de pico) à acão do tipo 2
mf
x10
10
mf
x9
9
mf
x8
8
mf
x7
7
mf
x6
6
mf
x5
5
mf
x4
mf
x3
3
3
mf
x2
2
2
mf
x1
x0
1
1
mi
Dispositivo
ag
Modelos unidirecional c/11 GDL
10
9
Original
Passivo Cid
7
Passivo Cmax
Semi-Ativo
Passivo Cmax
Semi-Ativo
6
4
0
gnd
Original
8
Passivo Cid
piso
piso
Sistema linar com massa, rigidez e
amortecimento constantes em altura
Superstrutura:
Estrutura mista de 10 pisos
respostas (valores de pico) à acão do tipo 1
Isolamento
de Base
minação das variáveis de controlo associadas
ao dispositivo amortecedor e que modifica as
suas caraterísticas, com vista a minimizar os
efeitos (respostas da superstrutura) produzidos pela ação sísmica. Os sistemas resultantes
da associação da estrutura com o dispositivo
semi-ativo exibem um comportamento não
linear mesmo quando a estrutura e o dispositivo podem ser descritos por modelos lineares.
Como a variável de controlo é limitada na sua
amplitude o problema de controlo torna-se
ainda mais complexo. O comportamento dinâmico deste tipo de estruturas é dominado
pelo primeiro modo de vibração, o qual está
essencialmente associado à deformação
dos isoladores. Assume-se para efeitos de
estabelecimento das leis de controlo que a
superstrutura é rígida e, consequentemente, o
controlo é colocado, entendendo-se por tal que
a aplicação da ação de controlo é efetuada no
mesmo ponto da medição das respostas. Em
termos de implementação prática esta solução
é compacta, tal como uma solução do tipo
passivo, uma vez que os sensores, unidade de
processamento e fonte de alimentação podem
ser integrados junto do dispositivo semi-ativo.
O desempenho final da estrutura depende da
estratégia de controlo utilizada e em particular
do ajuste dos parâmetros do controlador. Estabeleceram-se várias estratégias de controlo
para este tipo de sistemas dando-se ênfase
àquelas que trazem vantagens de desempenho sísmico em edifícios com isolamento de
5
4
0
Mag = 4,5 m/s2
0
0.1 0.2 Mxrg (m)
0.3
1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2
Ma (m/s2)
gnd
Mag = 3,8 m/s2
0
0.05
0.1
Mxrg (m)
0,6 0.8
1
1.2 1.4 1.6
Ma (m/s2)
>2
> Figura 1: Edifício com isolamento de base e sistema semi-ativo (esquerda); respetivo anel de controlo (direita).
> Figura 2: Modelo da estrutura com 10 pisos e isolamento de base (esq.) e respostas a ações sísmicas do tipo 1 (centro) e do tipo 2 (direita) em termos da média dos valores de pico
de deslocamentos relativos (Mxrg) e acelerações (Ma) para estrutura original, com dispositivo Passivo e com dispositivo Semi-Ativo.
JULHO/AGOSTO 2014
11
o lnec
mente. A solução com amortecimento máximo
(Passivo Cmax) conduz a deslocamentos mais
baixos mas amplifica as acelerações.
MODELAÇÃO FÍSICA DO SISTEMA HÍBRIDO
>3
Modelo 2 GDL
massa ms
Transdutor de massa mI molas k Dispositivo SA
I
molas ks Deslocamento
Transdutor de Força
Atuador &
T. Desloc.
P. Sísmica
Acelerómetro
Plataforma Sísmica
Sistema de
Aquisição e
Controlo
Referência p/
Disposivo SA
Servo
Controlador
Grupo
Hidráulico
Referência p/ P. Sísmica
>4
> Quadro 1: Indicadores de desempenho das várias soluções (casos passivos e semi-ativo) em termos de redução dos
valores de pico médios em relação aos da estrutura original para os deslocamentos relativos (Rxig , Rxsi) e acelerações
(Rai , Ra s). Valores em termos percentuais: positivos (+) indicam amplificações; negativos (-) indicam reduções.
Modelo 2 GDL
Ação tipo 1
Sistema /
Ação tipo 2
Variável
Rxig
Rxsi
Rai
Ras
Rxig
Rxsi
Rai
Ras
Passivo 1
-55
-33
-6
-33
-48
-19
41
-19
Passivo 5
-81
29
69
29
-79
67
185
67
SA
-55
-43
-4
-44
-48
-32
26
-32
Desenvolveu-se a um modelo experimental
de dois graus de liberdade com caraterísticas
dinâmicas equivalentes às do modelo de um
edifício de 10 pisos com isolamento de base
(ajuste das duas primeiras frequências naturais), para validar as soluções estudadas.
A solução proposta compreende um sistema
com duas massas (mi e ms) interligadas por
quatro molas (ki e ks) e montadas sobre rodas
na plataforma sísmica de um grau de liberdade
do LNEC (Fig. 3 e 4). O dispositivo semi-ativo
utilizado é do tipo magneto-reológico e compreende um conjunto com controlador de corrente e amortecedor. A medição das grandezas
físicas e a implementação das estratégias de
controlo no modelo descrito é efetuada com
recurso: i) a sensores - três acelerómetros,
três transdutores de deslocamento e um
transdutor de força para medição de acelerações, deslocamentos e força; ii) hardware e
software – um sistema de aquisição de dados
e controlo; sistema de condicionamento de
sinal para alimentação e ajuste dos sinais
elétricos dos sensores (interface entre os
sensores e sistema de medição). Efetuouse a caraterização metrológica do sistema
de medição e procedeu-se à caraterização
experimental de cada um dos componentes
mecânicos do sistema.
A partir dos modelos parametrizados foi construído o modelo dinâmico do sistema e realizadas simulações numéricas para extração de
resultados e comparação com os resultados
obtidos na experiência realizada na plataforma sísmica. Foram consideradas as mesma
ações sísmicas referidas anteriormente com
fatores de escala de 0,16 e 0,40 nas ações
do tipo 1 e tipo 2 respetivamente por forma a
satisfazer as limitações físicas da instalação
experimental. Os resultados obtidos (Quadro 1)
mostram novamente que a solução recorrendo
> Figura 3: Instalação experimental: sistema mecânico com dois graus de liberdade (2GDL) instalado na mesa sísmica uniaxial do LNEC.
> Figura 4: Representação esquemática da instalação experimental.
12
JULHO/AGOSTO 2014
a sistemas semi-ativos conduz a um melhor
desempenho que a melhor solução passiva
(Passivo 1), pois com a primeira conseguem-se
maiores reduções em relação à estrutura original em termos de acelerações e deslocamento
relativo do grau de liberdade superior para o
mesmo nível de deslocamentos relativos ao
nível dos isoladores (ver valores a negrito e
sublinhados). Tal como anteriormente a solução passiva com maior dissipação (Passivo
5) conduz a deslocamentos mais baixos mas
amplifica as acelerações.
CONCLUSÕES
PUB
A associação de dispositivos semi-ativos a
estruturas com isolamento de base constitui
uma solução híbrida que evidencia um desempenho melhor que a melhor solução passiva
na redução de vibrações impostas por ações
sísmicas. Com esta solução consegue-se reduzir o deslocamento relativo do sistema de
isolamento e também as respostas associadas
à superstrutura, de forma mais eficaz que a
solução passiva. Com esta última regulada
para maior dissipação de energia é possível
reduzir ainda mais o deslocamento relativo
ao nível dos isoladores mas as respostas
associadas à superstrutura aumentam em
relação à solução original.
Como a solução proposta se baseia numa
estratégia de controlo colocado, a implementação em edifícios com isolamento de base
simplifica-se uma vez que todo o sistema semiativo a associar à estrutura (sensores, unidade
de processamento, fonte de alimentação e
dispositivo semi-ativo) pode ser concebido
num conjunto compacto, semelhante ao de
uma solução passiva.
REFERÊNCIAS
[1] Soong T.T., Spencer Jr. B.F., Supplemental energy dissipation: state-of-the-art and state-of-the-practice,
Engineering Structures 24(3), 2002, pp. 243–259.
[2] Lopes M., Sismos e Edifícios (1ª edição), Edições Orion,
Amadora, 2008.
[3] Chopra A. K., Dynamics of Structures: Theory and
Applications to Earthquake Engineering (2nd edn),
Prentice-Hall, New York, 1995.
[4] Kelly J.M., The Role of Damping in Seismic Isolation,
Earthquake Engineering and Structural Dynamics
28(1), 1999, pp. 3-20.
[5] Wolff E. D., Constantinou M. C., Experimental Study of
Seismic Isolation Systems with Emphasis on Secondary System Response and Verification of Accuracy of
Dynamic Response History Analysis Methods, Report
No. MCEER-04-0001, Buffalo, NY, 2004.
[6] Symans, M.D. and Constantinou, M.C., Semi-active
control systems for seismic protection of structures:
a state-of-the-art review, Engineering Structures
21(6), 1999, pp. 469–487.
[7] NP EN 1998-1, Eurocodigo8, Projecto de Estruturas
para Resistência aos Sismos – Parte1: Regras Gerais,
Acções Símicas e Regras para Edifícios, Instituto
Português da Qualidade, 2010.
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JULHO/AGOSTO 2014
13
14_17
o lnec
geotecnia ambiental:
proteção, valorização e
reabilitação de recursos naturais
António José Roque, Investigador Principal do LNEC
A Geotecnia Ambiental (GA) é a subdisciplina
científica da Geotecnia que procura minimizar
os efeitos de impactes antrópicos no ambiente. O seu surgimento, algumas décadas após a
Mecânica dos Solos, a Mecânica das Rochas e
a Geologia de Engenharia, igualmente subdisciplinas da Geotecnia, deveu-se à necessidade
de dar resposta às manifestações públicas
de descontentamento crescente após cada
novo incidente/acidente ambiental, à tomada de consciência das autoridades públicas
que a eliminação dos resíduos sem nenhum
controle constituía uma fonte importante
de contaminação dos solos e dos recursos
hídricos e, assim, uma ameaça à qualidade de
vida das populações, e ao facto da quantidade
de resíduos continuar a aumentar. Entre os
primeiros e mais importantes incidentes/
acidentes ambientais desencadeadores da
perceção dos riscos ambientais estão o armazenamento de 3.000 toneladas de arsénio
e de cianeto num lago alemão, em 1971; a
descoberta de bidões de cianeto abandonados
num local utilizado como jardim-de-infância
próximo de Nuneaton, na Grã-Bretanha, em
1972; e a fuga de lixiviados e de gás tóxicos em
Love Canal, Nova Iorque, nos EUA, em 1977. A
abordagem profissional e racional a respeito
dos riscos que as obras de engenharia e a
atividade humana podem causar ao ambiente
é cada vez mais importante e valorizada nas
sociedades modernas.
O âmbito de intervenção da GA envolve as
14
JULHO/AGOSTO 2014
atividades e os processos relacionados principalmente com as seguintes áreas:
– deposição de resíduos em aterro;
– prevenção da contaminação dos solos e dos
recursos hídricos;
– remediação de terrenos contaminados;
– reciclagem de resíduos;
– reabilitação de áreas degradadas;
– estudos de impacte ambiental; e
– melhoramento in situ do comportamento
mecânico de resíduos.
As primeiras intervenções do Departamento
de Geotecnia (DG) do Laboratório Nacional de
Engenharia Civil (LNEC) nos domínios da GA
tiveram início na primeira metade da década
de 90, havendo, por isso, um cúmulo de experiência, ao longo de 25 anos, em atividades de
investigação, consultoria, desenvolvimento
de equipamentos para ensaios de laboratório
e de campo e prática experimental na sua realização, produção de documentos regulamentares (ex., normas e especificações), ensino e
gestão de ciência e tecnologia.
A especialização e atualização dos investigadores do LNEC é contínua e permanente,
designadamente, através da realização de
pós-graduações em universidades nacionais
e estrangeiras, em particular das dissertações
de mestrado e das teses de doutoramento,
da participação em cursos e conferências
nacionais e internacionais, e da cooperação
com universidades e entidades dos domínios
público do estado e privado, em candidaturas
a projetos de investigação nacionais e comunitários. Em todas as ações que contribuem
para o melhoramento e o aperfeiçoamento
dos conhecimentos, o principal foco é que
estas possam, por um lado, dar resposta aos
diversos problemas ambientais da sociedade
civil, e por outro, ir ao encontro das principais
preocupações e expetativas da tutela, dos
parceiros e dos clientes. Na atividade experimental, quer laboratorial quer de campo, existe
uma equipa técnica com formação igualmente
especializada, competente e experiente.
Na área da Deposição de Resíduos em Aterro
e da Prevenção da Contaminação dos Solos
e dos Recursos Hídricos, a GA do LNEC vem
desenvolvendo, desde meados da década de
90, importante atividade de consultoria no
estudo de sítios e na fase de projeto, mas,
principalmente, no controlo da qualidade da
construção dos aterros de resíduos (figura 1),
mediante, por ex., as ações e os processos que
envolvem a utilização dos geossintéticos e dos
solos, onde se inclui a elaboração de Planos de
Garantia de Qualidade. No âmbito da consultoria, presta-se igualmente assistência técnica
ao dono de obra e à fiscalização na implementação dos Planos e procede-se à realização de
ensaios de verificação da conformidade dos
materiais em laboratório e no campo. Ainda no
domínio dos aterros de resíduos, foi solicitada
ao LNEC, entre 2003 e 2004, a avaliação da
conformidade de sistemas de deposição em
>1
aterro, existentes e em fase de projeto, com os
requisitos técnicos e legais relevantes para a
garantia da sua qualidade.
A prestação de serviços neste tipo de obras
é apoiada em meios laboratoriais e de campo
existentes na Unidade de Geossintéticos
(UGeoS) e na Unidade de Resíduos e Solos
Contaminados em Geotecnia (UGeoAmb). Na
UGeoS podem ser realizados, entre outros, os
ensaios seguintes: massa por unidade de área,
porometria, permeabilidade no plano e normal
ao plano, fluência à compressão (todos em
geotêxteis e produtos afins); resistência das
juntas (corte e arranque) das geomembranas;
e massa por unidade de área, índice de expansibilidade, índice de fluxo/permeabilidade
ao líquido (todos em geocompósitos bentoníticos). Para além disso, no âmbito de um
projeto de investigação, foi desenvolvido um
equipamento, designado por GeoSafe (figura
2), para a deteção e localização semiautomática de orifícios em geomembranas aplicadas
no sistema de confinamento basal dos aterros
>3
>2
de resíduos. Na UGeoAmb existem valências
para a realização dos ensaios seguintes:
azul-de-metileno, permeabilidade e difusão.
Para além dos meios experimentais existentes
nestas duas Unidades, também se recorre ao
método geofísico da resistividade elétrica,
como se verificou, por ex., no estudo relativo
à ressurgência de lixiviado a jusante do Aterro
de Resíduos de Mato da Cruz; na avaliação
da cota do lixiviado na massa de resíduos do
Aterro do Barlavento Algarvio; e no estudo de
sítio do Novo Aterro de Resíduos da Resulima.
Neste último, foi igualmente utilizado o método
geofísico da refração sísmica.
Na Remediação de Terrenos Contaminados
existem valências na planificação e aceção de
estudos diversificados de avaliação ambiental
relativos aos diferentes compartimentos
ambientais, mas com particular incidência
no solo, na rocha, na água subterrânea e nos
sedimentos (ex., contaminação dos solos por
explosivos e metais no local do Novo Aeroporto
de Lisboa, em Alcochete); na elaboração de
especificações técnicas para a recolha de
amostras de solos e de água, seu transporte
e respetiva análise laboratorial, apropriadas
à execução de estudos para determinação
de potenciais contaminações por compostos
orgânicos e inorgânicos (ex., especificações
técnicas para a avaliação da contaminação
dos solos na Base Aérea das Lajes e nas áreas
associadas); na definição de metodologias
para a abordagem de áreas mineiras degradas (ex., caso de estudo da mina de ouro de
Santo António, em Penedono, figura 3); e na
implementação de metodologias de remediação de locais e de materiais contaminados e
de metodologias de análise laboratorial (ex.,
ensaios piloto para a utilização do ferro zero
nanoparticulado em locais contaminados por
metais; bioremediação de balastro de ferrovias
contaminado por óleos; determinação do teor
em cimento de solos tratados por soilmixing).
A UGeoAmb está equipada com meios experimentais para determinar, em laboratório e no
campo, a concentração de espécies químicas
inorgânicas por Fluorescência de Raios-X (figura 4) e o teor em cimento dos solos tratados por
soilmixing. Também nesta área se tem utilizado
o método geofísico da resistividade elétrica,
entre outros, no estudo da contaminação ambiental com derrame por hidrocarbonetos na
Base Aérea das Lajes, no estudo da remediação
de aquíferos em programas de investigação
financiados pela Comunidade Europeia, e em
locais de áreas mineiras degradadas.
Para a atividade desenvolvida nesta área
muito contribuíram a participação em projetos
europeus, como por ex., o Concerted Action for
Risk Assessment for Contaminated Sites in Eu-
>4
> Figura 1: Controlo da qualidade da construção dos aterros de resíduos.
> Figura 2: GeoSafe – deteção e localização de orifícios em geomembranas.
> Figura 3: Caso de estudo de solos contaminados – mina de ouro de Santo António.
> Figura 4: Avaliação do teor em metais por FRX em materiais contaminados.
JULHO/AGOSTO 2014
15
o lnec
>5
>6
rope (CARACAS, 1996-1998) e o Contaminated
Land Rehabilitation Network for Environmental
Technologies (CLARINET, 1998-2000). Atualmente, o LNEC é parceiro da Network for Industrially Contaminated Land in Europe (NICOLE).
Refere-se ainda a produção de documentos
normativos, como por ex. a transposição da
Lista Europeia de Resíduos (LER).
A contribuição da GA do LNEC para a Reciclagem de Resíduos iniciou-se no princípio deste
século, tendo-se estudado até ao presente
sete tipos de resíduos: lamas provenientes
do corte e polimento de mármores; lamas das
Estações de Tratamento de Água de abastecimento público; finos da produção de agregados
em pedreiras de granito; escórias de aciaria
provenientes da produção do aço; e resíduos
de construção e demolição. Os resultados
obtidos evidenciaram a viabilidade técnica
da utilização destes materiais reciclados
numa ou em várias das aplicações seguintes:
aterros estruturais, camadas de drenagem,
camada de confinamento basal de aterros de
resíduos, camada de leito de pavimento rodoviário, entre outras. No caso das escórias de
aciaria, o estudo realizado em parceria com a
Universidade do Minho e o Centro para a Valorização de Resíduos, permitiu que a Siderurgia
Nacional iniciasse a sua comercialização como
um agregado reciclado, o Agregado Siderúrgico
Inerte para a Construção (ASIC), com marcação
CE (figura 5). O mesmo se prevê que aconteça
com outros, como é o caso, em particular, dos
resíduos de construção e demolição, cuja utilização em obra já é contemplada na versão mais
recente do Caderno de Encargos Tipo Obra da
Estradas de Portugal. Ao nível dos resíduos de
construção e demolição registam--se a intervenção na revisão do Decreto-Lei n.º 46/2008,
de 12 de março, e as participações no grupo de
trabalho que elaborou as especificações LNEC
E 474 (figura 6) e no projeto FCT Suprema – Aplicação Sustentável de Resíduos de Construção
e Demolição em Infraestruturas Rodoviárias.
A atividade experimental em laboratório e no
campo na área da reciclagem de resíduos é
assegurada pela UGeoAmb. Alguns dos ensaios
que podem ser realizados na UGeoAmb são:
massas volúmicas, porosidade, teor máximo
em água de absorção, desgaste em meio
aquoso, permeabilidade e lixiviação.
Nos casos em que há necessidade, a UGeoS e
a UGeoAmb recorrem à Unidade de Solos, Enrocamentos e Misturas (UGeoMat), do mesmo
Departamento, ou a outras unidades do LNEC.
Na Reabilitação de Áreas Degradadas, o LNEC
desenvolveu intensa atividade no âmbito
da apreciação de candidaturas/projetos do
programa de recuperação de áreas mineiras
degradadas, entre 2004 e 2006. Mais recentemente, desde 2010, intervém no estudo
para a reabilitação do passivo ambiental resultante da deposição de resíduos perigosos
nas escombreiras da antiga mina de carvão de
> Figura 5: Construção de aterro com ASIC em via rodoviária.
> Figura 6: Especificações LNEC para a reciclagem de RCD em obras de engenharia civil.
> Figura 7: Passivo ambiental nas escombreiras da antiga mina de carvão de São Pedro da Cova.
16
JULHO/AGOSTO 2014
São Pedro da Cova, em Gondomar (figura 7).
No âmbito dos Estudos de Impacte Ambiental
o DG tem desenvolvido atividade na análise de
conformidade de Estudo de Impacte Ambiental
(EIA) e no processo de Avaliação de Impacte
Ambiental de empreendimentos de grande
valor económico ou de grande extensão linear
e de instalações de atividades potencialmente
perigosas (ex., análise da conformidade dos
EIA referentes à Linha de Alta Velocidade e
parecer sobre as novas Instalações da Carmona – Limpeza e tratamento de combustíveis e
óleos queimados).
Com o objetivo de acompanhar as principais
preocupações da sociedade civil e dar as melhores respostas às solicitações exteriores,
os investigadores do LNEC com competências científicas e técnicas em GA trabalham
em vários projetos de investigação, a seguir
referidos, para adquirir novas competências:
i) confinamento com barreiras verticais de
contaminações no subsolo, em particular em
áreas com águas subterrâneas; ii) monitorização da poluição no subsolo com recurso ao
método geofísico da resistividade elétrica; iii)
desenvolvimento e aplicação de metodologias
emergentes na reabilitação de áreas contaminadas; iv) inventariação da contaminação em
solos com atividade agrícola; v) reciclagem
de resíduos mineiros em geotecnia; vi) modelação da perigosidade ambiental dos resíduos
aplicados nas obras geotécnicas com base
>7
vem a sua atividade na área da GA é comprovada
pelos convites para lecionarem nas universidades (ex., Diploma de Formação Avançada em
Geotecnia para Engenheiros Civis, do IST/UNL/
LNEC) e em cursos (ex., FUNDEC e APEMETA);
PUB
em critérios de desempenho; e vii) estabelecimento de critérios de classificação de balastro
contaminado de ferrovias.
O reconhecimento das capacidades e do prestígio dos investigadores do LNEC que desenvol-
integrarem os órgãos diretivos de comissões
técnicas nacionais (ex., Comissão Portuguesa
de Geotecnia Ambiental e Comissão Portuguesa de Geossintéticos, ambas da Sociedade
Portuguesa de Geotecnia); serem membros de
comissões técnicas nacionais (ex., Comissão
Portuguesa de Geotecnia nos Transportes) e
internacionais (ex., TC215 – “Environmental
Geotechnics”, da International Society for Soil
Mechanics and Geotechnical Engineering” e
C27 – “Environmental Aspects of Constrution
Materials”, da International Association of
Engineering Geology and the Environment); e
reverem artigos para revistas e conferências
nacionais e internacionais, entre outros.
O autor agradece as contribuições dos seus
colegas, igualmente investigadores do LNEC,
Doutora Celeste Jorge, Doutora Madalena
Barroso e Doutor Rogério Mota, para a elaboração deste artigo.
JULHO/AGOSTO 2014
17
18_20
o lnec
apoio ao projeto e construção
recente de grandes barragens de
betão e obras subterrâneas
António Lopes Batista, José Vieira de Lemos, Luís Lamas, António Tavares de Castro
LNEC
1. INTRODUÇÃO
Desde a sua criação, em 1946, o Laboratório
Nacional de Engenharia Civil (LNEC) tem dado
um apoio significativo ao projeto e à construção de barragens de betão e obras subterrâneas associadas, tanto em Portugal como no
estrangeiro, em estudos e atividades relacionados com a caracterização dos maciços
rochosos, a definição de formas estruturais
e hidráulicas, utilizando modelação física e
matemática, a análise estrutural por métodos
experimentais e numéricos, e na observação
do comportamento e no controlo da segurança
das obras.
No sentido de reduzir a dependência energética de Portugal, nos últimos anos tem vindo
a ser aumentada a capacidade de produção
hidroelétrica, com o reforço de potência de
aproveitamentos existentes e com a construção
de novos aproveitamentos. Destacam-se cinco
reforços de potência e novos aproveitamentos
que integram doze grandes barragens de betão
(Figura 1), destinando-se a barragem do Alto
Ceira II a substituir a antiga, que já não era possível reabilitar. O LNEC foi novamente solicitado
a dar apoio ao projeto estrutural e hidráulico e
à implementação do plano de observação das
obras. Decorrente das suas atribuições no Regulamento de Segurança de Barragens (RSB),
18
JULHO/AGOSTO 2014
o acompanhamento do comportamento das
obras pelo LNEC prossegue no primeiro enchimento da albufeira, que constitui um verdadeiro
ensaio de carga das estruturas e fundações, e
prolonga-se nas fases de exploração e eventual
abandono e demolição, por forma a garantir-se
a segurança em todas as fases de vida. Para
tal dispõe de um sistema integrado de arquivo
e gestão da informação relativa à observação
do comportamento das obras, que suporta o
controlo da segurança nas vertentes estrutural,
hidráulica e ambiental.
A intervenção do Departamento de Barragens
de Betão (DBB) do LNEC no apoio ao projeto
estrutural destas obras envolveu um vasto
conjunto de atividades, nomeadamente o
estudo dos maciços rochosos, os estudos em
modelo matemático para análise da segurança
estrutural, considerando os três cenários
principais (as ações sísmicas, a degradação do
betão e a rotura pelo maciço rochoso de fundação) e a elaboração de planos de observação.
Estes estudos foram realizados diretamente
para os concessionários ou para as empresas
encarregues da elaboração dos projetos.
A atividade do LNEC na construção das obras
tem sido de carácter diversificado, nomeadamente na caracterização do comportamento
de materiais, no acompanhamento das escavações de fundações e de obras subterrâneas
associadas e na implementação dos planos de
observação.
2. ESTUDOS DE APOIO AO PROJETO
Para caracterização geomecânica dos maciços
rochosos de fundação das barragens, bem como
das obras subterrâneas associadas (circuitos
hidráulicos e centrais subterrâneas), foi realizado um vasto conjunto de estudos, incluindo
principalmente ensaios de campo e de laboratório. Estes estudos incluíram: levantamentos da
compartimentação dos maciços de fundação;
caracterização da deformabilidade dos maciços
rochosos por diversos tipos de ensaios de campo; e medição do estado de tensão in situ para
as obras subterrâneas utilizando a combinação
de várias metodologias. Foi executado um grande número de ensaios laboratoriais para caracterização da resistência e da deformabilidade,
quer de provetes de rocha quer das superfícies
de descontinuidade do maciço.
Os estudos de análise estrutural para apoio ao
projeto das novas barragens compreenderam
a análise em modelos numéricos das diversas
situações de projeto, nomeadamente de cenários correntes de exploração e de cenários de
rotura, tendo-se centrado principalmente nestes últimos. Foram utilizados os métodos dos
Novas barragens e
reforços de potência
1
Alto Ceira II
Ceira
2
Baixo Sabor (montante)
Sabor
3
Baixo Sabor (jusante)
Sabor
4
Ribeiradio
Vouga
5
Ermida
Vouga
6
Foz Tua
Tua
7
Fridão (montante)
Tâmega
8
Fridão (jusante)
Tâmega
9
Alvito
Ocreza
10
Alto Tâmega
Tâmega
11
Daivões
Tâmega
12
Gouvães
Torno/Tâmega
13
Girabolhos
Mondego
14
Picote II
Douro
15
Bemposta II
Douro
16
Alqueva II
Guadiana
17
Salamonde II
Cávado
18
Venda Nova III
Rabagão
>1
>2
>3
Rio
>4
Concessionário
EDP
Iberdrola
elementos finitos, das diferenças finitas e dos
elementos discretos, que foram escolhidos em
função dos objetivos dos estudos (Figuras 2 e
3). Nas obras subterrâneas modelou-se o comportamento deformacional nas fases de escavação e colocação dos suportes (Figura 4).
O LNEC elaborou ainda os planos de observação
de diversas barragens, a pedido dos concessionários, e reviu os que não elaborou, no âmbito
da intervenção definida pelo RSB para as barragens de maior risco potencial, incluídas na
classe I daquele regulamento.
Endesa
EDP
3. ACOMPANHAMENTO DA CONSTRUÇÃO
Devido ao pequeno investimento realizado nas
últimas décadas na construção de grandes
barragens de betão, existe uma experiência
limitada nas empresas de projeto, construção civil e fiscalização, em instrumentação
de barragens. Neste contexto, a EDP, o maior
concessionário de grandes aproveitamentos
hidroelétricos, decidiu recorrer aos serviços
do LNEC, através do DBB, para a constituição
de equipas especializadas de instrumentação
(EEI). Estas equipas, que integram técnicos
permanentemente deslocados nas obras,
assumem particulares responsabilidades em
todas as atividades relacionadas com a instrumentação e a observação das obras.
No que respeita às obras subterrâneas, o LNEC
tem vindo a acompanhar a realização das escavações, a implementação dos sistemas de
observação e o primeiro enchimento e entrada
em funcionamento das obras.
Destaca-se ainda um protocolo de colaboração
entre a EDP e o Departamento de Materiais do
LNEC, ao abrigo do qual são realizados estudos
específicos sobre os materiais a utilizar nas
obras em construção ou em reabilitação.
Deve também ser referida a colaboração do Departamento de Geotecnia do LNEC na realização
de ensaios para controlo da qualidade dos trabalhos de tratamento das fundações rochosas.
> Figura 1: Localização das treze novas barragens de betão e dos cinco reforços de potência.
> Figura 2: Barragem de montante do aproveitamento hidroelétrico do Baixo Sabor. Vista da obra no final da construção e perspetiva do modelo de elementos discretos utilizado no
estudo do comportamento sísmico.
> Figura 3: Perspetiva do modelo da barragem de Girabolhos, utilizado para estudo de cenários de rotura pela fundação, considerando blocos no maciço rochoso e elementos finitos
na barragem.
> Figura 4: Perspetiva do modelo numérico da central subterrânea de Salamonde II, utilizado para o acompanhamento das escavações.
JULHO/AGOSTO 2014
19
o lnec
Finalmente salienta-se a colaboração do DBB
na definição dos sistemas de observação
geodésica e na realização de campanhas para
a medição de deslocamentos na generalidade
das grandes obras.
4. SÍNTESE DAS ATIVIDADES REALIZADAS
No Quadro 1 apresenta-se uma síntese das
atividades realizadas pelo LNEC, nos últimos
anos, no apoio ao projeto de treze grandes
barragens de betão portuguesas, bem como
na construção de seis delas.
Nos reforços de potência de Picote II, Bemposta II e Alqueva II, levados a efeito entre
2006 e 2012, o LNEC efetuou a caracterização
dos maciços rochosos, fez estudos de apoio
ao projeto e acompanhou a realização das
escavações, a implementação dos sistemas
de observação e a entrada em funcionamento
das obras. Para as obras similares em curso,
nomeadamente Salamonde II, Venda Nova II e
Foz Tua, o envolvimento do LNEC tem sido, em
tudo, semelhante.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O projeto e a construção, nos últimos anos, de
barragens de betão e de obras subterrâneas
integradas em aproveitamentos hidroelétricos,
constituíram um desafio importante para a
engenharia portuguesa, quer pelo número e
dimensão das obras, quer pela necessidade de
recorrer a tecnologias adequadas para satisfazer os requisitos de segurança, ambientais
e económicos. O LNEC teve um envolvimento
significativo nos estudos de apoio ao projeto,
nas suas diversas vertentes, desde a prospeção dos locais de implantação das obras até à
modelação dos comportamentos estruturais e
hidráulicos, bem como na definição ou revisão
de planos de observação e de primeiro enchimento. O apoio do LNEC, que tem prosseguido na
construção, primeiro enchimento das albufeiras
e exploração das obras, tanto nas atividades
que decorrem das suas obrigações legais no
âmbito do cumprimento do RSB como em outros
aspetos relacionados com o comportamento
das obras, tem motivado a investigação e a
inovação, através de diferentes tipos de desen-
volvimentos teóricos e experimentais.
A atividade do LNEC tem permitido, para além
da garantia da qualidade das obras e o controlo
continuado da sua segurança, a manutenção de
capacidades numéricas e laboratoriais, assentes num corpo técnico especializado, constituído por investigadores e experimentadores.
Estas capacidades têm estado ao serviço dos
diferentes agentes envolvidos na engenharia
de barragens, nomeadamente donos de obra,
empresas de construção e de fiscalização, bem
como autoridades estatais responsáveis pelo
acompanhamento das obras, tanto em Portugal
como no estrangeiro.
6. NOTA
Colaboraram nos estudos referidos, para além dos
autores, os investigadores do DBB Carlos Serra, Eduardo Bretas, Eliane Portela, Ivo Dias, João Casaca,
Jorge Pereira Gomes, José Muralha, José Nuno Lima,
José Piteira Gomes, Margarida Espada, Maria Luísa
Braga Farinha, Noemi Leitão, Nuno Azevedo, Ricardo
Resende, Romano Câmara e Sérgio Oliveira.
> Quadro 1: Estudos realizados pelo LNEC para apoio ao projeto e construção recente de grandes barragens de betão
Caracterização
geomecânica
do local de
implantação
Análise de
cenários correntes
e de rotura
Elaboração (E) ou
revisão (R) de planos de
observação (PO) e de
primeiro enchimento (PE)
Acompanhamento
da construção
Barragem
Tipo estrutural
Altura
máxima (m)
Alto Ceira II
Abóbada
41,00
1992
2008 e 2011
RPO (2007)
RPE (2013)
2011 a 2013
Baixo Sabor
(montante)
Abóbada
123,00
2004 e 2005
2008
RPO (2008)
RPE (2013)
EEI (2011 a 2014)
Baixo Sabor
(jusante)
Gravidade
45,00
2004 e 2005
2008
RPO (2008 e 2013)
RPE (2014)
EEI (2011 a 2014)
Ribeiradio
Arco-gravidade
83,00
2009
2009 e 2014
RPO (2010)
RPE (2014)
EEI (2012 a 2014)
Ermida
Gravidade
35,00
—
—
RPO (2010)
RPE (2014)
EEI (2012 a 2014)
Foz Tua
Abóbada
108,00
2010
2010
RPO (2010)
EEI (2013 a 2015)
Fridão (montante)
Abóbada
98,00
1989
2011
RPO (2013)
(*)
Fridão (jusante)
Gravidade
34,00
2009
-
RPO (2013)
(*)
Alvito
Gravidade (BCC)
89,00
2010
2011
EPO (2010)
(*)
Alto Tâmega
Abóbada
106,50
2010 e 2011
2010 e 2014
EPO (2011)
(*)
Daivões
Arco-gravidade
77,50
2010 e 2011
2011
EPO (2011)
(*)
Gouvães
Gravidade
30,00
2010
—
EPO (2011)
(*)
Girabolhos
Abóbada
105,50
—
2011
EPO (2011)
(*)
(*) Barragens cuja construção ainda não foi iniciada em meados de 2014
20
JULHO/AGOSTO 2014
22_25
o lnec
duas décadas de cooperação
europeia no âmbito da id&i
em engenharia sísmica no lnec
Alfredo Campos Costa, Ema Coelho, Alexandra Carvalho, Paulo Candeias, António A. Correia
LNEC
1. A ENGENHARIA SÍSMICA NO LNEC
O Laboratório Nacional de Engenharia Civil tem
uma longa experiência na área da Engenharia
Sísmica, sendo uma das instituições de referência, a nível europeu, em todos os campos
desta área das Ciências da Engenharia.
A investigação europeia em Engenharia Sísmica teve início no final da década de 50, tendo
sido o LNEC, na pessoa do Engenheiro Júlio Ferry Borges, o seu principal impulsionador. Desde
então, assistiu-se ao estudo dos diferentes
aspetos da fenomenologia ligada à caraterização da ação sísmica e ao comportamento das
estruturas sujeitas à ação dos sismos, como
ilustrado pelas cerca de 50 teses de mestrado
e doutoramento nos diferentes domínios da
Engenharia Sísmica, desenvolvidas no Núcleo
de Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estruturas (NESDE), nas duas ultimas décadas, e
por mais de uma centena de investigadores
visitantes, nacionais e estrangeiros.
No âmbito da avaliação do risco sísmico, o
LNEC tem tido um papel fundamental a nível
nacional, assumindo a liderança da investigação científica nas matérias relacionadas
com a perigosidade sísmica, a caraterização
da ação sísmica, a avaliação do risco, e o desenvolvimento de estratégias para redução da
vulnerabilidade sísmica.
A preparação da regulamentação sísmica em
Portugal, que data da década de 60, tem sido
da responsabilidade do LNEC, que tem também
22
JULHO/AGOSTO 2014
coordenado a contribuição portuguesa para o
Eurocódigo 8 (EC8) relativo ao projeto sísmico
de estruturas, e que assegura o secretariado
técnico europeu do EC8.
O LNEC tem estado envolvido, a nível europeu
e nacional, em diversas atividades conjuntas
de ID&I, tendo sido responsável pelo desenvolvimento de importantes estudos e contribuído
para o conhecimento europeu em domínios
chave da Engenharia Sísmica. A atividade
continuada de investigação em cooperação
permitiu o estabelecimento e a consolidação
de laços significativos com a maior parte das
instituições europeias e nacionais de investigação em Engenharia Sísmica.
No campo experimental, o LNEC dispõe de uma
instalação de ensaios sísmicos de excelência,
facto a que não é alheia a grande vocação do
LNEC para a investigação experimental, em
todas as áreas ligadas à Engenharia Civil. Esta
instalação foi integrada, desde 1995, nas Grandes Instalações Europeias de Investigação.
Para além da excelência da instalação enquanto integração de importantes recursos
materiais, é de salientar a interdisciplinaridade da equipa responsável pela conceção
e preparação dos programas experimentais,
pela complexa operação da instalação e pela
análise e interpretação dos resultados, dispondo, para tal, de especialistas em todos os
campos da Engenharia Sísmica, em estreita
colaboração com especialistas de Instrumentação Científica.
2. BREVE HISTORIAL E CARATERÍSTICAS DA
INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL
No LNEC, a atividade experimental na área
da Engenharia Sísmica teve início, de forma
continuada, na década de 60, no âmbito da
atividade do Núcleo de Dinâmica Aplicada.
Essa atividade ganhou maior dimensão e importância na década de 70, altura em que se
concebeu e desenvolveu uma nova plataforma
sísmica uniaxial e um novo sistema de controlo
adaptativo.
Posteriormente, e até final dos anos oitenta,
para além de ter servido de suporte experimental em estudos de investigação científica, o LNEC explorou essa plataforma em
estudos de natureza experimental, para entidades públicas e privadas, com o objetivo de
testar equipamentos eletrónicos de grande
sensibilidade, sujeitos à ação de vibrações
intensas.
Na sequência do sucesso dos primeiros
ensaios, e dada a crescente exigência para o
maior conhecimento do comportamento sísmico de estruturas próximo do colapso, o LNEC
construiu uma das mais importantes instalações experimentais europeias de investigação
científica na área da Engenharia Sísmica. O
montante global envolvido na construção da
infraestrutura foi da ordem de 5 milhões de
Euros, e em parte financiado pela UE no âmbito
do projeto SEISMIER. A candidatura a financiamento por fundos comunitários constituiu, à
>1
>2
época, uma ação pioneira, associada à integração de Portugal na UE. O restante investimento
proveio de financiamentos nacionais e das
receitas próprias do LNEC (Figura 1).
A instalação possui uma plataforma de ensaios sísmicos triaxial de grandes dimensões
(6mx5m) e duas mesas sísmicas unidirecionais de menores dimensões (4mx2m e
3mx2m), localizadas numa moderna nave de
ensaios, com pé-direito de 10 m, permitindo
ensaiar grandes estruturas. Uma ponte rolante com capacidade 400kN e controlo de
velocidade possibilita o transporte de grandes modelos físicos facilitando a utilização
da instalação para repetição dos ciclos de
construção, instrumentação e remoção de
modelos. A instalação foi integralmente concebida e executada no LNEC, tanto o edifício e
instalações anexas (arquitetura, engenharia
civil e especialidades), como a plataforma
sísmica triaxial (conceção e dimensionamento, supervisão da construção, especificação
do sistema de comando e controlo e de outra
instrumentação).
Ao longo da sua exploração, foram levadas
a cabo importantes beneficiações dos equipamentos. Em 2000-2001 teve lugar uma
significativa melhoria da capacidade da plataforma sísmica, através da atualização do
sistema óleo hidráulico que permitiu alcançar
velocidades de pico de cerca de 70cm/s a
90cm/s, valores mais consentâneos com
intensidades sísmicas elevadas. Dez anos
mais tarde, o hardware proprietário de controlo digital e o software foram substituídos
por uma plataforma informática aberta mais
avançada. A nova plataforma integra componentes de eletrónica e foi montada por uma
firma nacional em estreita colaboração e sob
supervisão do LNEC. O software de controlo foi
melhorado e totalmente reescrito em códigofonte aberto o que permite a implementação
de novas estratégias de controlo e de novas
metodologias de ensaio.
O comando e controlo da mesa sísmica são totalmente digitais e capazes de simular registos
sísmicos expressos em termos de espectros
de resposta ou de séries temporais. O software
de aquisição e análise de registos dos sensores que monitorizam a resposta dos modelos
físicos foi desenvolvido seguindo o estado da
arte em aquisição, monitorização e análise de
sinal existentes em instalações congéneres
europeias e mundiais (Figura 2).
A plataforma sísmica triaxial está rodeada por
três paredes estruturais capazes de suportar
forças horizontais elevadas, aumentando a
capacidade do equipamento em termos dos
múltiplos arranjos de ensaios sísmicos sobre
a plataforma.
3. ATIVIDADE DESENVOLVIDA
A instalação começou a operar em 1996 e completadas cerca de duas décadas, foi possível
realizar um número significativo de ensaios de
grande envergadura.
3.1 Estudos experimentais com
financiamento europeu
No que diz respeito à cooperação europeia
em projetos ID&I, o LNEC tem participado em
inúmeros projetos integrados em diferentes
redes europeias de investigação com forte
componente de mobilidade de investigadores
entre instituições.
A exploração da instalação experimental foi
durante cerca de dez anos assegurada essencialmente por financiamento europeu, no
âmbito dos programas HCM – Human Capital
and Mobility, TMR – Training and Mobility of
Researchers, IHP – Improving Human Potential
e IHR – Improving Human Research and the
Socio-Economic Knowledge Base, dos IV e V
Programas Quadro da União Europeia.
Os projectos ECOEST (European Consortium
of Earthquake Shaking Tables) e ECOLEADERLIS (European Consortium of Laboratories for
Earthquake and Dynamic Experimental – Lis-
> Figura 1: Edifício Ferry Borges; nave de ensaios; vista inferior da plataforma sísmica triaxial.
> Figura 2: Esquema da plataforma com um modelo de um edifício; vista da sala de controlo e atuador.
JULHO/AGOSTO 2014
23
o lnec
>3
>4
>5
bon), financiados pelos programas HCM, TMR e
IHP, enquadraram entre 1997 e 2005 o acesso
à plataforma sísmica do LNEC de grupos de
investigadores europeus, para a realização
de estudos experimentais de dimensão
significativa em colaboração com o LNEC,
com financiamento integral da UE (Figura 3).
O LNEC realizou, em paralelo, ensaios no
âmbito de projetos de investigação em cooperação com outras instituições europeias
de investigação, cofinanciados pelos mesmos
programas comunitários TMR e IHP, ao abrigo
da mobilidade de investigadores, e pelo programa RTD (Research, Technological Development
and Demonstration, dos Programas Quadro IV
e V (Figura 4).
No âmbito do 6º Programa Quadro da UE a
instalação desempenhou um papel importante
no projeto integrado LESSLOSS (Risk Mitigation
for Earthquakes and Landslides), desenvolvido
entre 2004 e 2007 em colaboração com 45
instituições europeias (Figura 5).
Mais recentemente, ao abrigo do 7 º ProgramaQuadro, o LNEC participou em vários projetos
de investigação de grande dimensão, salientando-se os estudos experimentais do projeto
integrado SERIES, na sua vertente de Acesso
Transnacional ao LNEC, como Grande Instalação Europeia de Investigação em Engenharia
Sísmica. Estes envolveram a colaboração
com instituições de I&D e empresas do sector
industrial, algumas nacionais, mas na maior
parte europeias. Foram realizados ensaios
sísmicos de edifícios de madeira em escala
real, de edifícios novos de alvenaria (em escala
real ou pouco reduzida) incluindo soluções que
visam melhorar a sua resistência sísmica, de
edifícios de betão armado com painéis de enchimento em alvenaria, e ainda de diferentes
soluções de reforço em edifícios antigos de
alvenaria (Figura 6).
Refere-se ainda o projeto SAFECAST que deu
continuidade à investigação experimental em
estruturas pré-fabricadas de betão armado
>6
> Figura 3: Ensaio sísmico de pórticos de betão armado: a) preenchidos com painéis de alvenaria; b) reforçados com dispositivos dissipadores de energia.
> Figura 4: Ensaios sísmicos a) paredes de betão fracamente armadas; b) edifício em alvenaria de pedra; c) estrutura metálica; d) edifício em betão armado irregular em planta.
> Figura 5: Fluxograma da aplicação LNECloss para simulação de cenários sísmicos e apoio à decisão.
> Figura 6: Ensaios sísmicos de edifícios de madeira em escala real, de um edifício de betão armado com enchimento em alvenaria, e de edifícios de alvenaria.
24
JULHO/AGOSTO 2014
em colaboração com diversas instituições
europeias de investigação e com empresas europeias de pré-fabricação incluindo Portugal.
>7
3.2 Estudos experimentais com
financiamento nacional
Foram igualmente desenvolvidos diversos
trabalhos de investigação experimental com
financiamento nacional, salientando-se, entre
1999 e 2003 e entre 2005 e 2008, o ensaio sísmico de modelos de edifícios de grande porte
em alvenaria representativos de tipologias
vulneráveis existentes, com financiamento da
Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) e
do LNEC (Figura 7).
Também entre 2005 e 2008 foi desenvolvido
um programa experimental no âmbito do
projeto “Sistemas inteligentes para proteção
sísmica de estruturas” do LNEC, dedicado ao
estudo do controlo de vibrações dinâmicas
com recurso à utilização de dispositivos do
tipo Amortecedores de Líquido Sintonizado
(TLD – Tuned Liquid Dampers) como sistemas
de proteção sísmica (Figura 8).
Foram realizados ensaios experimentais em
grandes modelos de edifícios de alvenaria armada, entre 2009 e 2011, em colaboração com
a Universidade do Minho, com o objetivo de estudar o seu comportamento sísmico (Figura 9).
4. INTEGRAÇÃO EM INFRAESTRUTURAS
INTERNACIONAIS
A instalação para ensaios sísmicos do LNEC é
um dos principais parceiros de um consórcio
europeu de instalações experimentais de engenharia sísmica e dinâmica estrutural, responsável pelo desenvolvimento do projeto integrado
SERIES já referido e pela preparação de futuras
colaborações. Além disso, está integrada em
várias redes europeias e bases de dados de
infraestruturas, das quais se salientam:
>8
>9
– MERIL (Mapping of the European Research
Infrastructures) – Inventário das infraestruturas de investigação mais importantes
na Europa com relevância internacional
em todos os domínios científicos; Fonte
de informação para investigadores que
procuram o acesso às instalações e para
decisores políticos que analisam o estado
atual da investigação na Europa.
– ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures) – Instrumento estratégico da UE para a integração científica e
posicionamento internacional da Europa,
que divulga o acesso competitivo aberto às
infraestruturas de excelência como meio de
promoção do valor de cientistas europeus,
e de atração dos melhores investigadores
de todo o mundo.
– ERNCIP (European Reference Network for
Critical Infrastructure Protection) – Iniciativa da Comissão Europeia que enquadra
nas instalações experimentais a partilha
de conhecimentos e experiências, a
harmonização dos métodos de ensaio
em toda a Europa, com o objetivo final
da melhor proteção das infraestruturas
críticas perante todos os tipos de riscos
e ameaças; Tem a missão de promover
soluções para a segurança, inovadoras,
qualificadas, eficientes e competitivas,
através da criação de redes de recursos
experimentais europeus.
> Figura 7: Ensaio sísmico de modelos de edifícios de grande porte em alvenaria de pedra.
> Figura 8: Ensaio de sistemas de proteção sísmica (TLD).
> Figura 9: Ensaio sísmico de edifícios em alvenaria armada.
JULHO/AGOSTO 2014
25
26_28
o lnec
a problemática da degradação
de estruturas de betão por
reações expansivas internas
Em Portugal, e a nível mundial, existe um número significativo de estruturas de betão,
que inclui pontes, viadutos, barragens, etc., onde se verifica a ocorrência de processos de
deterioração com origem em reações expansivas internas do betão, mais especificamente
reações álcalis-sílica (RAS) e reações sulfáticas internas (RSI). Face à importância social
e económica daquelas estruturas e às consequências gravosas que podem advir deste
tipo de reações, o LNEC tem desenvolvido uma intensa atividade de investigação e de realização de estudos e pareceres no domínio da prevenção da sua ocorrência em estruturas
novas e do seu diagnóstico e prognóstico em estruturas já afetadas por estas anomalias.
Na presente comunicação refere-se, de forma sucinta, a atividade que o LNEC tem vindo a
realizar neste âmbito e as perspetivas futuras para a mitigação dos riscos associados ao
desenvolvimento das reações expansivas internas no betão.
1. INTRODUÇÃO
As reações álcalis-sílica (RAS) correspondem
a uma designação atribuída a um grupo de reações que ocorrem entre alguns constituintes
reativos dos agregados e os iões alcalinos (Na+
e K+) e hidroxilos (OH–) presentes na solução
intersticial do betão.
Estas reações originam um gel higroscópico
com características expansivas que pode levar
à fissuração e perda acentuada da resistência
deste material. Para que a RAS se possa desenvolver é necessário que, em simultâneo,
se verifiquem as seguintes condições: um teor
crítico de constituintes reativos no agregado,
uma quantidade suficiente de álcalis (e hidróxido de cálcio) na solução intersticial dos poros
do betão e a presença de humidade. Daí que
as recomendações para a prevenção da RAS
procuram essencialmente excluir pelo menos
um dos três fatores referidos.
As reações sulfáticas internas (RSI) são reações que ocorrem entre os aluminatos e os sulfatos do cimento (ou de outros constituintes
26
JULHO/AGOSTO 2014
do betão que por alteração possam ser fontes
de sulfatos ou aluminatos), com formação de
compostos de etringite expansiva. A etringite é
um composto normal da hidratação do cimento
portland e que se forma nas primeiras idades,
em geral sem consequências negativas para
o betão, mas que pode conduzir à degradação
do betão, quando formada tardiamente. A etringite formada tardiamente tem atingido betões
que sofreram tratamentos térmicos nos estágios iniciais da hidratação (>65 ºC) ou betões
em grandes massas e com elevada dosagem
de cimento. Para prevenir a ocorrência da RSI
pode, por exemplo, limitar-se a temperatura
atingida pelo betão nas primeiras idades e os
teores de aluminatos e sulfatos do ligante,
para além de se manter o betão num estado
relativamente seco.
A deterioração causada pela RAS ou pela RSI é
progressiva, originando a expansão, fissuração e consequentemente perda de resistência
do betão, podendo, a médio e longo prazo, comprometer irremediavelmente a funcionalidade
das estruturas onde ocorrem.
J. Custódio, A. Santos Silva, A. B. Ribeiro e A. Gonçalves
LNEC
Os principais sintomas deste tipo de anomalia
são: a fissuração que se carateriza, em geral,
pelo aparecimento na superfície do betão
de fissuras com distribuição aleatória ou ao
longo das armaduras principais; exsudação
de produtos de reação à superfície e descoloração das zonas adjacentes às fissuras; e
deslocamentos e deformações irreversíveis
que podem dar origem a movimentos diferenciais entre elementos, deslizamentos, fecho
de juntas, etc. (Figura 1). No caso de estarem
reunidas as condições necessárias ao seu desenvolvimento, a RSI manifesta-se mais cedo
do que a RAS, e fá-lo de uma forma mais expressiva, visto a expansão associada ser, em geral,
superior à provocada pelo desenvolvimento
da RAS. Assim, enquanto os efeitos da RSI são
visíveis ao fim de poucos anos (habitualmente
menos de dez anos), as evidências da presença
da RAS surgem normalmente apenas ao fim de
uma ou várias décadas.
Não existe ainda um método totalmente eficaz
de reparação para estruturas afetadas por
RAS ou RSI, havendo já dois casos registados
Figura 1 > Exemplos de evidências da presença de reações expansivas internas e de anomalias que delas podem advir.
e (ii) efetuar o diagnóstico e o prognóstico das
reações em estruturas existentes.
2. ESTRUTURAS DE BETÃO NOVAS
O conhecimento atual acerca deste tipo de
reações permite já, com elevada probabilidade,
evitar o seu desenvolvimento em estruturas
novas, estando publicada desde 2007 uma
Especificação LNEC, a E 461, que indica a me-
Figura 2 > Mapa de Portugal ilustrando zonas onde se encontram grandes estruturas de betão afetadas por reações
expansivas internas.
PUB
em Portugal em que as estruturas irão ser
desativadas e demolidas.
A problemática da degradação de estruturas
de betão por reações expansivas internas é um
assunto de grande atualidade e de elevado interesse devido à crescente identificação de obras
públicas sujeitas a este tipo de deterioração
(Figura 2). Este tema tem vindo a ser desenvolvido no LNEC nas últimas duas décadas em
duas vertentes principais, (i) evitar a ocorrência
destas reações em novas estruturas de betão
JULHO/AGOSTO 2014
27
o lnec
todologia a seguir para prevenir a ocorrência
de reações expansivas internas no betão. Esta
Especificação resultou, não só da vasta investigação realizada no LNEC, em colaboração com a
comunidade científica nacional e internacional,
mas também da experiência e conhecimentos
adquiridos através dos vários estudos e pareceres realizados para entidades nacionais e
estrangeiras, relativos à avaliação da reatividade
de agregados e da suscetibilidade de composições de betão virem a desenvolver RAS ou RSI.
A medida mais eficaz de evitar a RAS, ou seja,
a não utilização de agregados reativos aos
álcalis, tem por vezes custos muito elevados,
como por exemplo na construção de grandes
barragens de betão em locais onde não existe
outro agregado disponível nas proximidades.
Para estas situações é imperativo controlar a
alcalinidade da solução dos poros do betão,
através, por exemplo, da utilização de ligantes
que incorporem adições do tipo II (v.g., cinza
volante siliciosa). É, neste caso, essencial que
se melhorem as metodologias para avaliar a
eficácia da introdução das referidas adições.
De facto, os métodos existentes não são
totalmente adequados para alguns tipos de
agregados nacionais (v.g., agregados ditos
de reatividade muito lenta como os granitos),
podendo conduzir a avaliações erradas que
minimizam o potencial de desenvolvimento
da RAS deletéria. Tendo em consideração esta
problemática, está atualmente em curso no
LNEC, com o apoio da Fundação para a Ciência e
a Tecnologia (FCT), um projeto de investigação
que visa melhorar as metodologias existentes
para a caracterização da reatividade aos álcalis dos agregados nacionais, encontrando-se
também a decorrer a revisão da Especificação
LNEC E 461 para incorporar os mais recentes
desenvolvimentos neste campo.
3. ESTRUTURAS DE BETÃO EXISTENTES
No que diz respeito a estruturas existentes
afetadas por este tipo de reações, existem
ainda limitações sobre os métodos de monitorização e de previsão do seu comportamento
futuro, bem como sobre as intervenções a
realizar, no sentido de assegurar a operacionalidade dessas estruturas.
O número de estruturas onde se diagnosticou
a ocorrência de RAS ou de RSI continua a aumentar (Figura 3), em parte devido à rápida
desatualização das metodologias e dos critérios usados para avaliar a possibilidade do desenvolvimento das reações, mas também em
resultado dos elevados ritmos de construção
de muitas obras, com recurso a dosagens de
cimento elevadas e sequências de betonagem
inadequadas. A abrangência do problema e a
perceção de que será desejável que a maioria
destas estruturas continue a operar, por vezes
para além da vida útil originalmente prevista,
justifica o trabalho que o LNEC vem realizando
no âmbito do desempenho de estruturas de betão afetadas por reações expansivas internas.
Neste contexto, o LNEC tem desenvolvido
uma significativa atividade de investigação e
de consultoria técnica avançada em Portugal,
mas também com atividade no estrangeiro, no
âmbito do diagnóstico e do prognóstico sobre
o potencial expansivo do betão, bem como na
interpretação e previsão do comportamento
Figura 3 > Exemplo de estruturas de betão afetadas por reações expansivas internas.
28
JULHO/AGOSTO 2014
ao longo do tempo de estruturas de betão
afetadas por reações expansivas internas,
com vista à avaliação das condições de funcionalidade e de segurança dessas obras, como
por exemplo de barragens.
Face à inexistência de normas, guias ou especificações a nível nacional que abordem a problemática da RAS e da RSI em estruturas existentes,
o LNEC prevê publicar uma Especificação LNEC
contemplando a monitorização e a reparação de
estruturas afetadas por estas reações.
4. PERSPECTIVAS FUTURAS
Para estruturas novas, os desenvolvimentos
futuros nesta área prendem-se principalmente
com a necessidade de aperfeiçoar os métodos
de avaliação do potencial para as misturas de
agregados ou as composições de betão desenvolverem a RAS, aproximando os resultados
obtidos em laboratório do comportamento real
observado. O mesmo se verifica no que respeita
à avaliação do efeito da incorporação de adições
tipo II no betão para prevenir o desenvolvimento
da RAS e da RSI. No caso da RAS, por exemplo,
importa controlar a lixiviação dos álcalis durante
os ensaios e estimar a quantidade destes iões
que podem ser libertados pelos agregados.
No que diz respeito às estruturas existentes, é
necessário continuar o estudo de medidas que
permitam inibir ou mitigar o desenvolvimento da
RAS e da RSI em estruturas afetadas, bem como
o desenvolvimento de modelos para prever a
evolução do processo degradativo e o seu efeito
na segurança das estruturas, em particular das
estruturas de betão armado.
PUBLI-REPORTAGEM
COLABORAÇÃO ENTRE A EP – ESTRADAS DE PORTUGAL
E O LNEC PARA A AVALIAÇÃO DO ESTADO DE DEGRADAÇÃO
DO BETÃO CONSTITUINTE DAS PONTES INSERIDAS
NA ALBUFEIRA DA BARRAGEM DA AGUIEIRA
As obras de arte integradas pela
rede viária da Aguieira apresentam
degradação química do betão
constituinte através de reações
expansivas de origem interna
– RAS (Reação Alcalis-Sílica dos
agregados) e RSI (Reação Sulfática
Interna na pasta).
Estas reações ocorrem apenas
quando se verifica a existência no
betão de quantidade suficiente de
álcalis, sílica potencialmente reativa
e de água. Apenas na presença dos
três reagentes e em determinadas
proporções se desenvolvem as
reações.
As reações anteriormente indicadas levam a um processo expansivo que
pode conduzir a uma diminuição acentuada da capacidade resistente, associada à degradação geral do betão, redução da resistência à compressão
do betão e do módulo de elasticidade e corrosão progressiva de armaduras
nas zonas com degradação do betão e consequente perda de secção.
A existência de reações expansivas no betão das obras de arte inseridas na
Albufeira da Agueira foi detetada a partir de inspeções principais, inspeções
subaquáticas e vistorias promovidas pela EP às obras de arte, detetando-se
diversas anomalias nos seus elementos construtivos, nomeadamente ao
nível dos fustes dos pilares, embasamentos e sapatas.
O LNEC tem vindo a colaborar com o Departamento de Projetos de Obras de
Arte da EP no processo de avaliação das condições de segurança estrutural
das obras de arte, através da realização dos seguintes trabalhos:
— Avaliação do estado de degradação do betão armado nas pontes do
complexo da Aguieira – Realização de uma campanha geral de ensaios
in situ e em laboratório sobre carotes recolhidas nas várias obras, com
o objetivo de despistar a presença de reações expansivas internas no
betão, indiciadas pelo aspeto visual da fissuração existente nalgumas
zonas, particularmente em contacto com a água e pela presumível
SERVIÇOS
STAKEHOLDERS
SUSTENTABILIDADE
www.estradasdeportugal.pt
natureza dos agregados. Em função dos resultados obtidos, procedeu
o LNEC à quantificação do potencial de reatividade existente;
— Nivelamento geométrico de precisão do topo dos pilares – Medição periódica dos deslocamentos verticais dos topos dos pilares das pontes, no
sentido de avaliar a evolução do comportamento estrutural das obras
ao longo do tempo em conjunto com as informações disponibilizadas
quer pelos ensaios de caracterização dos materiais quer pelos ensaios
dinâmicos;
— Ensaios de caracterização dinâmica – Realização de ensaios periódicos
de caracterização dinâmica com o objetivo de avaliar a evolução das características dinâmicas das estruturas e, consequentemente, verificar
a existência de alterações no seu estado de degradação;
A colaboração com o LNEC neste âmbito tem permitido à EP obter um conhecimento mais aproximado do estado real de degradação das pontes,
auxiliando deste modo a tomada de decisões relacionados com a gestão
das vias onde se inserem as estruturas, nomeadamente nas várias intervenções que a EP tem promovido no sentido de resolver os problemas
estruturais detetados.
30_33
o lnec
aplicação de resíduos de construção
e demolição em infraestruturas
rodoviárias
Maria de Lurdes Antunes, Investigadora Coordenadora, LNEC
Ana Cristina Freire, Investigadora Auxiliar, LNEC
INTRODUÇÃO
Na União Europeia, cerca de 30% da quantidade total de resíduos produzidos provém da
indústria da construção. O facto de o volume
de produção deste fluxo específico de resíduos, designados por Resíduos de Construção e
Demolição (RCD), ser muito elevado, associado
ao seu potencial de valorização, que em alguns
Estados-Membros atinge níveis superiores
a 80%, torna evidente que a diminuição dos
volumes existentes destes materiais através
da sua reutilização e reciclagem é uma alternativa não só possível, como motora de um
desenvolvimento mais sustentável.
Existem diversos tipos de aplicações de RCD
na construção rodoviária tecnicamente viáveis, com evidentes vantagens ambientais e
económicas, designadamente por permitirem
a incorporação de grandes quantidades dos
materiais em apreço, resultando simultaneamente numa apreciável redução do consumo
de recursos naturais. Contudo, em particular
no nosso país, existem ainda importantes barreiras que limitam a aplicação generalizada dos
RCD, de que se destacam as relacionadas com
lacunas no conhecimento do comportamento
em obra dos materiais, e com a insuficiência
de especificações técnicas e metodologias
de ensaio e de controlo de qualidade que proporcionem confiança aos donos de obra e aos
responsáveis pelo ambiente.
30
JULHO/AGOSTO 2014
Nos últimos anos, o LNEC tem vindo a desenvolver diversos projetos de investigação relativos
à aplicação de RCD em obras de pavimentação,
que incluíram o estudo de reciclagem de
misturas betuminosas, bem como o estudo
da aplicação de diversos tipos de agregados
reciclados de RCD como materiais “não ligados” em camadas de base e de sub-base de
pavimentos e em camadas de aterro ou leito
de pavimento. Neste trabalho descreve-se
em linhas gerais a metodologia adotada pelo
LNEC nesses estudos e apresentam-se alguns
exemplos de resultados obtidos.
METODOLOGIA
Os trabalhos realizados no âmbito dos projetos de investigação relativos à aplicação de
agregados de RCD abrangem todas as fases
do ciclo de vida da infraestrutura rodoviária,
envolvendo essencialmente:
a) a caracterização física e química dos
materiais e a sua classificação no âmbito
da normalização aplicável, tendo em vista
avaliar características relacionadas com o
seu comportamento mecânico e ambiental;
b) o desenvolvimento de metodologias para a
formulação das misturas, a caracterização
do seu desempenho em laboratório e a
obtenção de parâmetros para o projeto de
pavimentação;
c) a execução de trechos experimentais para
demonstração dos processos construtivos,
a caracterização do comportamento em obra
das estruturas e a subsequente observação
do seu desempenho em serviço e, preferencialmente ao longo do seu ciclo de vida;
d) a elaboração de recomendações práticas
para a aplicação de agregados de RCD em
obras de pavimentação.
CARACTERIZAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE
AGREGADOS DE RCD PARA A CONSTRUÇÃO
RODOVIÁRIA
Os RCD podem ser classificados em função da
sua origem (resíduos de construção, resíduos
de reabilitação ou remodelação e resíduos de
demolição), da sua composição (por exemplo,
materiais pétreos, betão e argamassas, materiais cerâmicos, vidro e metais, materiais
betuminosos e outros) e do seu destino
final (reutilização, reciclagem, deposição em
aterro).
Os agregados reciclados de RCD podem
ser aplicados em aterros, terraplenagens,
fundações e sistemas de drenagem, obras
de pavimentação, ou no fabrico de betões e
argamassas. A aplicação em pavimentação,
sobretudo em camadas de base e de sub-base
de estradas de baixo volume de tráfego, tem
constituído uma das formas mais simples e
económica de utilização daquele material,
possibilitando a reciclagem de elevadas quantidades de agregados de RCD.
A caracterização da composição dos RCD é
um passo essencial para a avaliação da sua
adequabilidade para os diversos tipos de aplicação como agregados reciclados. Para a caracterização da sua composição, no âmbito da
normalização para agregados foi desenvolvida
a norma Europeia EN 933-11, que estabelece
uma metodologia baseada na separação de
diferentes tipos de materiais por inspeção
visual e na determinação das respetivas percentagens em massa (separando previamente
os materiais leves). Um outro aspeto essencial
a ter em conta para a utilização de RCD como
agregados para construção é a avaliação do
seu potencial poluente, realizada através da
análise química do material e da análise quí-
mica dos lixiviados obtidos da percolação da
água através dos materiais, em determinadas
condições. Neste contexto, referem-se duas
normas de ensaio Europeias, a EN 12457-4,
utilizada na avaliação do potencial poluente
com vista à deposição em aterro de resíduos
inertes, e a EN 1744-3, utilizada no contexto
da utilização de resíduos como agregados.
No caso particular dos RCD com misturas betuminosas na sua composição, refere-se ainda
a necessidade de assegurar que não existe
alcatrão, que é considerado uma substância
perigosa, quer através do conhecimento da
origem dos resíduos, quer através da despistagem por processos expeditos, por exemplo
baseados na observação direta e sob luz UV, de
amostras embebidas num produto, conforme
ilustrado na figura seguinte (Figura 1), para
uma mistura betuminosa fresada (MBF).
>1
Anota-se que a aplicação de RCD na construção rodoviária deve ser estudada de forma
criteriosa, por forma a tirar o melhor partido,
do ponto de vista técnico e económico, dos
materiais disponíveis. Deste modo, por exemplo, se uma determinada mistura betuminosa
recuperada for passível de ser reciclada no
fabrico de misturas betuminosas a quente para
as camadas “mais nobres” do pavimento, não
se recomenda a sua aplicação como agregados
em camadas “inferiores”.
APLICAÇÃO DE RCD COMO AGREGADOS
“NÃO LIGADOS” EM CAMADAS DE BASE E
DE SUB-BASE
LEGENDA
Ra – Material betuminoso;
Rb – Elementos de alvenaria de materiais argilosos (tijolo, ladrilhos, telhas, etc.), elementos de alvenaria de silicatos de cálcio e betão celular não flutuante;
Rc – Betão, produtos de betão e argamassas;
F L – Material flutuante em volume;
R u – Agregados não ligados, pedra natural, agregados tratados com ligantes hidráulicos;
Rg – Vidro;
X – Outros materiais coesivos (por ex. solos argilosos), plástico, borracha, metais (ferrosos e não ferrosos), matérias não flutuantes e estuque.
>2
Alguns dos estudos recentemente desenvolvidos no LNEC no domínio da aplicação de
agregados de RCD em camadas “não ligadas”
de infraestruturas rodoviárias inserem-se no
projeto SUPREMA – Aplicação Sustentável de
Resíduos de Construção e Demolição (RCD) em
Infra-estruturas Rodoviárias, co-financiado pela
FCT (PTDC/ECM/100931/2008), coordenado
pelo LNEC e realizado em parceria com o IST.
Este projeto teve como propósito promover a
aplicação de agregados reciclados de RCD em
infraestruturas rodoviárias, destacando-se, de
entre as várias tarefas realizadas, a avaliação do
comportamento ambiental e do comportamento
mecânico de materiais representativos de RCD
passíveis de serem utilizados (Figura 2) em
camadas de base e de sub-base de pavimentos, incluindo a execução e instrumentação de
trechos experimentais, a par dos ensaios mais
correntes para agregados (Freire, A. C et al.,
2012; Freire, A. C et al., 2012a).
Tendo em atenção as características geralmente exigidas aos materiais a aplicar em
camadas de base e sub-base não ligadas,
designadamente a granulometria, foram estu-
> Figura 1: Despistagem da presença de alcatrão numa mistura betuminosa fresada.
> Figura 2: Constituintes dos RCD, de acordo com a norma EN 933-11:2009 .
JULHO/AGOSTO 2014
31
o lnec
dadas 4 composições de materiais: incluindo
uma composição unicamente constituída
por materiais naturais, destinada a servir de
referência (Figura 3). Estes materiais foram
aplicados em camadas de base e de sub-base
de 4 secções experimentais de um pavimento
flexível à escala real, utilizando os processos
construtivos usuais.
Realizaram-se ensaios de caracterização
química dos lixiviados obtidos em laboratório
utilizando as duas normas anteriormente referidas (EN 12457-4 e EN 1744-3), para avaliação
do potencial poluente das composições de RCD
estudadas neste projeto, tendo-se verificado
que, nos ensaios segundo a EN 1744-3 o mecanismo de libertação das espécies químicas
é mais lento, devido à maior dimensão das
partículas ensaiadas, conduzindo a concentrações inferiores. Em qualquer das situações, os
materiais ensaiados foram, em geral, classificados como “resíduos inertes” (Freire, A. C et
al., 2012a ; Freire, A.C. et al., 2013a).
Construíram-se lisímetros em obra, sob as
secções experimentais de pavimento, bem
como outros lisímetros no campus do LNEC,
expostos diretamente aos agentes atmosféricos (Figura 4). A análise dos lixiviados obtidos
nestes lisímetros, que ainda se encontra em
curso, permitirá avaliar o potencial poluente
dos materiais quando aplicados em obra,
quer em pavimentos flexíveis revestidos,
quer em caminhos “não revestidos” e aferir
a adequabilidade dos métodos de ensaio em
laboratório.
Tendo em vista a caracterização do comportamento mecânico das camadas construídas
com RCD, procedeu-se à instrumentação das
secções experimentais e à realização de ensaios de carga com deflectómetro de impacto
(Figura 5) durante e após conclusão da obra,
estando também em curso a realização de
ensaios triaxiais cíclicos em laboratório. Os resultados obtidos até ao presente demonstram
que é possível obter comportamentos mecânicos adequados em camadas construídas com
agregados reciclados de RCD (Freire, A. C. et al.,
2013; Neves, J. et al., 2013).
(a) Mistura de 50% Betão Britado com 50% de Betão
Britado com alvenaria (BBM)
(b) Mistura Betuminosa Britada (MBB)
(c) Mistura de 70% de Agregado Calcário com 30% de
Mistura Betuminosa Fresada (70/30 MBF)
(d) Agregado Calcário (ABGE)
a) Instalação de lisímetro sob o pavimento
b) Instalação de lisímetro no campus do LNEC
>3
>4
Módulo de deformabilidade médio (MPa)
350
300
250
200
150
100
50
0
70/30 MBF
JULHO/AGOSTO 2014
BBM
MBB
>5
GUIAS PARA A APLICAÇÃO DE AGREGADOS
RECICLADOS DE RCD EM OBRAS DE
PAVIMENTAÇÃO
Tendo por objetivo fornecer ao meio técnico
orientações para as utilizações potenciais
mais comuns de RCD no sector da construção
civil, dando assim resposta às principais
necessidades dos operadores e agentes do
sector, o LNEC tem vindo a elaborar especificações técnicas fornecendo recomendações e
estabelecendo requisitos mínimos para o uso
de agregados reciclados em diversos tipos de
aplicação.
> Figura 3: Composições estudadas.
> Figura 4: Instalação de lisímetros para recolha de lixiviados em obra.
> Figura 5: Determinação dos módulos de deformabilidade das camadas de base em ensaios de carga realizados após a construção.
32
ABGE
Neste contexto, foram elaboradas em 2006, a pedido
da Agência Portuguesa do Ambiente – APA (na ocasião, Instituto dos Resíduos), e posteriormente revistas em 2009, 4 especificações técnicas sobre RCD:
– LNEC E 471 – Guia para a Utilização de Agregados
Reciclados Grossos em Betões de Ligantes Hidráulicos
– LNEC E 472 – Guia para a Reciclagem de Misturas
Betuminosas a Quente em Central
– LNEC E 473 – Guia para a Utilização de Agregados
Reciclados em Camadas Não Ligadas de Pavimentos
– LNEC E 474 – Guia para a Utilização de Resíduos
de Construção e Demolição em Aterro e Camada
de Leito de Infra-Estruturas de Transporte
BIBLIOGRAFIA
– Fische C, Werge M. EU as a Recycling Society. Present recycling levels of Municipal Waste and
Construction & Demolition Waste in the EU :ETC/SCP working paper 2/2009; 2009.
– Freire, A., Neves, J., Roque, A.J., Martins, I. M., Antunes, M. L. and Faria, G., Sustainable application
of construction and demolition recycled materials (C&DRM) in road infrastructures. Proceedings
of the 1st International Conference on WASTES: Solutions, Treatments and Opportunities, Guimarães, Portugal; 2012.
– Freire, A.C., Neves, J., Roque, A. J., Martins, I. Antunes, M. L. e Faria, G. Aplicação de Resíduos de
Construção e Demolição (RCD) em Pavimentos Rodoviários, XIII Congresso Nacional de Geotecnia,
LNEC, Lisboa, 2012a.
– Freire, A., Neves, J., Roque, A. J., Martins, I. M., Antunes, M. L. e Faria, G., Aplicação de Resíduos
de Construção e Demolição (RCD) em camadas granulares de Pavimentos Rodoviários validada
em trecho piloto. Atas do 7º Congresso Rodoviário Português, 10 a 12 de abril, Lisboa, 2013.
– Neves, J., Freire, A., Roque, A. J., Martins, I. M., Antunes, M. L. e Faria, G., Utilization of recycled
materials in unbound granular layers validated by experimental test sections, Proceedings
of the 9th International Conference on the Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields.
25-27 June, Trondheim, Norway, 2013.
– Freire, A., Neves, J., Roque, A. J., Martins, I. M., Antunes, M. L. e Faria, G., “SUPREMA – Aplicação
Sustentável de Resíduos de Construção e Demolição (RCD) em Infra-estruturas Rodoviárias” –
Relatório Final do Projeto PTDC/ECM/100931/2008, 2013a.
PUB
Estas especificações têm sido estabelecidas com
base na experiência do LNEC nestes domínios e nos
requisitos estabelecidos para a utilização dos RCD
noutros países da Comunidade Europeia, complementados com a experiência prática do meio técnico
nacional, recolhida através de consultas precedidas
pela distribuição de versões preliminares dos documentos.
Atualmente, julga-se oportuno o desenvolvimento
de especificações para outros tipos de aplicações
complementares, com base nos estudos recentemente realizados, nomeadamente a aplicação de
RCD em caminhos rurais, agrícolas ou florestais, ou a
aplicação de misturas betuminosas recuperadas em
camadas de base e de sub-base, nos casos em que
estas não podem ser recicladas no fabrico de outras
misturas betuminosas.
Urimat
Diziam que não era possível
– Sem água
– Sem óleos
– Sem químicos
– Sem odores
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem o apoio financeiro do projeto
“PTDC/ECM/100931/2008 - SUPREMA - Aplicação Sustentável de Construção e Demolição Materiais Reciclados (RCD) em Infra-Estruturas Rodoviárias” financiado
pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT),
Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior.
São apresentados agradecimentos à empresa Ambigroup, SGPS, SA, pelo fornecimento dos materiais estudados, bem como pela disponibilização dos meios
necessários à construção do trecho experimental.
Também são devidos agradecimentos aos colegas
que participaram no projeto SUPREMA: Prof. José
Neves, do IST e os Investigadores António José Roque,
Isabel Maria Martins e Gonçalo Faria do LNEC.
O mictório sem água
JULHO/AGOSTO 2014
Qualidade suíca desde 1998.
Helder Nicolau
Tel.: (+351) 91 00 700 10
[email protected]
CONSTRUÇÃO MAGAZINE
62 33
www.urimat.pt
34_38
o lnec
a modelação física no apoio ao
projeto de obras marítimas
Neste artigo, apresenta-se uma breve descrição do papel da modelação física no apoio ao
projeto de obras marítimas, seguida de um exemplo de ensaios realizados no âmbito da
ampliação do porto de pesca de Rabo de Peixe, São Miguel – Açores, para o qual a variedade
de estudos efetuados ilustra as potencialidades da modelação física no apoio ao projeto.
Por fim, apresentam-se as considerações finais e os futuros desenvolvimentos.
1. INTRODUÇÃO
O incremento das trocas comerciais, da náutica de recreio e da ocupação da orla costeira
para fins turísticos levam à necessidade de
intervenções na costa, quer relacionadas com
o aumento, melhoramento e manutenção das
obras marítimas existentes, quer com a resolução de problemas ambientais. As condições
severas a que normalmente as estruturas marítimas estão sujeitas, conduzem a situações
de obras muito complexas e dispendiosas, quer
ao nível do primeiro investimento, quer da sua
manutenção.
Para tentar resolver estes problemas tem-se
investido muito em Portugal em termos da
obtenção e tratamento de dados de agitação
marítima, da caracterização dos regimes de
agitação marítima, de estudos da dinâmica e
morfodinâmica costeira e estuarina, do planeamento e projeto de obras marítimas (quebramares, guias de correntes, estruturas de proteção costeira, canais de acessos a portos), etc.
É neste quadro que a modelação física (eventualmente combinada com modelação numérica,
ferramentas empíricas e observações in situ)
se tornou uma ferramenta fundamental de
apoio na análise destes problemas, bem como
das suas soluções, em particular no projeto
34
JULHO/AGOSTO 2014
de obras marítimas, dada a complexidade
associada quer aos fenómenos de propagação
de ondas, quer de interação onda-estrutura. A
modelação física é francamente utilizada para
avaliar e otimizar diferentes aspetos do projeto
como, por exemplo, as condições de tranquilidade na zona portuária, as sobrelevações
nessa zona, as condições de estabilidade e
galgamentos das suas estruturas de proteção.
2. O PAPEL DA MODELAÇÃO FÍSICA
A modelação física em Hidráulica Marítima é,
sem dúvida, a representação mais próxima do
conjunto de fenómenos envolvidos na ação da
agitação marítima às estruturas portuárias e
costeiras, uma vez que permite uma “fotografia” e análise instantâneas dos complexos
processos físicos envolvidos na propagação de
ondas e na interação destas com as estruturas. Efetivamente, a modelação física permite
a simulação simultânea de fenómenos físicos
tão distintos e complexos como a refração, a
difração, a rebentação e a reflexão das ondas,
o espraiamento e o galgamento, assim como
a estabilidade de estruturas ou a interação de
ondas com navios amarrados.
Apesar de ser uma técnica mais onerosa e
Conceição Juana Fortes, Maria Teresa Reis,
Maria Graça Neves, Luís Gabriel Silva,
Rui Capitão, Rute Lemos
LNEC
demorada do que o uso de ferramentas empíricas ou de modelos numéricos (atualmente
em franco desenvolvimento devido à melhoria
da qualidade e da capacidade de computação
atualmente instalada), a modelação física
é muitas vezes a única capaz de modelar
adequadamente alguns fenómenos físicos.
Além disso, é utilizada no desenvolvimento
de métodos empíricos e na calibração e/ou
validação de modelos numéricos.
Em Portugal, esta atividade tem vindo a ser
desenvolvida, desde 1948, no Núcleo de
Portos e Estruturas Marítimas (NPE) do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC).
O LNEC dispõe de instalações experimentais
(Fig. 1) com uma área de 6500 m2, ocupada
essencialmente por tanques e canais de ondas, apetrechados com sistemas de geração
de ondas e com os equipamentos de medição
necessários a este tipo de estudos.
Para apoio ao projeto de obras marítimas no
país e no estrangeiro, o NPE já realizou mais de
250 estudos em modelo físico. Os ensaios mais
frequentemente realizados são (Figura 2): a)
ensaios de estabilidade e galgamentos de estruturas marítimas; b) ensaios de agitação de
zonas abrigadas, para avaliação das condições
de tranquilidade; e c) ensaios de sobrelevação
de zonas portuárias.
3. ENSAIOS EM MODELO FÍSICO DA AMPLIAÇÃO
DO PORTO DE PESCA DE RABO DE PEIXE
>1
3.1. Objetivos do estudo
a)
>2
b)
c)
Rabo de Peixe é uma das mais importantes
comunidades piscatórias da ilha de S. Miguel,
Açores (Fig. 3), cujas condições portuárias se
pretendeu melhorar. Para o efeito, a Lotaçor
– Serviço de Lotas dos Açores, encomendou
à CONSULMAR - Projectistas e Consultores,
Lda. os respetivos estudos e projetos. Foram
analisadas onze soluções alternativas, tendo
a solução selecionada sido validada no que
diz respeito à estabilidade, aos galgamentos
e às condições de agitação e sobrelevação,
através de modelação física tridimensional,
solicitada ao LNEC pela Secretaria Regional do
Ambiente e do Mar (SRAM) da Região Autónoma
dos Açores. Esta vasta gama de estudos para
apoio a este projeto ilustra a importância da
modelação física nesta área de engenharia
(Luís et al., 2011). Tratou-se de um estudo que
se revestiu de alguma complexidade e cuja realização decorreu em 2011, no LNEC. Na Fig. 3
apresentam-se duas fotografias do porto
antes e após a sua ampliação.
3.2. Caracterização do Modelo
>3
O modelo foi construído e explorado à escala geométrica de 1:54 num tanque do NPE (semelhança de Froude). Foram representados (Fig. 4):
configuração dos fundos, totalidade da bacia
portuária e linha de costa envolvente, obras de
abrigo e obras interiores existentes - Situação
Atual, obras de abrigo e obras interiores previstas (incluindo o alteamento do muro-cortina do
molhe existente) – Solução Projetada.
Para a verificação da tranquilidade portuária
procedeu-se à medição das características
da agitação marítima à saída do gerador e no
exterior, na entrada e no interior do porto. Para
a avaliação expedita das sobrelevações foram
realizadas medições em “mar aberto”, em frente
à cabeça do molhe existente e no interior da
> Figura 1: Vista de um dos tanques das instalações experimentais.
> Figura 2: Modelos físicos: a) Estabilidade e galgamentos, Vila Franca, Açores; b) Agitação, Socorridos, Madeira; c) Estabilidade e sobrelevação, Ponta Delgada, Açores.
> Figura 3: Localização e aspeto geral do Porto de Rabo de Peixe em 1998 e em 2014, antes e após a sua ampliação, respetivamente.
JULHO/AGOSTO 2014
35
o lnec
a)
b)
>4
bacia portuária. Para a avaliação dos galgamentos, procedeu-se à medição de volumes
de galgamentos no tardoz do molhe existente.
Os ensaios foram realizados com os rumos
da agitação marítima correspondentes às
direções de NNW e N, simulando-se agitação
irregular. Ensaiaram-se dois níveis de maré:
Baixa-mar mínimo (BM) e Preia-mar máximo
(PM). Foram ainda realizados, para um conjunto reduzido de condições de agitação marítima,
ensaios com um nível de água excecional,
Preia-mar máximo acrescido de sobrelevação
meteorológica (PM+S).
Foram reproduzidos valores de período de pico
da agitação incidente, Tp, de 8 s, 11 s e 14 s. A
cada valor de Tp associaram-se valores de altura de onda significativa, Hs, compreendidos
entre 3.0 m e o limite imposto pela rebentação
das ondas na aproximação ao porto.
>5
>6
3.3. Ensaios de Agitação e Sobrelevação
Com base nos registos de elevação da superfície livre obtidos foi possível verificar que o
conjunto de estruturas proposto proporcio-
>7
> Figura 4: Aspeto geral do modelo: a) Situação Atual e b) Solução Projetada.
> Figura 5: Condições de agitação no interior e no exterior do porto (Solução Projetada).
> Figura 6: Exemplificação da elevação do nível de água no anteporto, visível junto ao cais.
> Figura 7: Inundação dos terraplenos do porto para a Solução Projetada.
36
JULHO/AGOSTO 2014
nava uma tranquilidade efetiva à renovada
bacia portuária, tendo em conta as direções de
agitação marítima mais frequentes e adversas
e os níveis de exigência das embarcações
servidas e das operações próprias de um porto
de pesca (Fig. 5).
Os ensaios permitiram confirmar a existência
de sobrelevações com algum relevo no interior
da bacia portuária (Fig. 6). Para os níveis mais
elevados da maré, as sobrelevações causaram
inundação dos terraplenos portuários (Fig. 7).
Como tal, o LNEC recomendou a subida da cota
dos terraplenos e/ou a construção de um mure-
te com as devidas condições de drenagem, ao
longo do perímetro da bacia portuária.
3.4. Ensaios de Estabilidade
a)
b)
No que respeita à estabilidade, os ensaios
permitiram constatar que a subida da cota de
coroamento do muro-cortina do molhe não pôs
em causa a estabilidade da estrutura, apesar
de para a Solução Projetada se ter observado
um número superior de quedas e movimentos
dos cubos Antifer do manto resistente do
tronco, relativamente ao verificado para a
Situação Atual.
Os ensaios de estabilidade da Solução Projetada permitiram concluir sobre a possibilidade
de diminuição da robustez do sector interior da
cabeça do contra-molhe, o que veio a traduzirse numa redução do custo final da empreitada.
Nas Figs. 8 e 9 apresentam-se exemplos do
aspeto do tronco do molhe principal (Situação
Atual) e do enraizamento do contra-molhe
(Solução Projetada), respetivamente, antes e
depois de um ensaio.
>8
a)
b)
>9
3.5. Ensaios de Galgamento
> 10
Os ensaios da Situação Atual permitiram confirmar que o molhe principal era francamente
galgado para condições de agitação marítima
adversas associadas aos níveis de maré mais
elevados (Fig. 10).
O alteamento da cota do muro-cortina em 2.5
m mostrou-se bastante eficaz, tendo reduzido
o volume de galgamentos para 1/5 a 1/6 dos
volumes registados para a Situação Atual.
Face às condições de agitação reproduzidas
no modelo, o contra-molhe pode considerar-se
como uma estrutura quase não galgável.
a)
b)
> Figura 8: Situação Atual. Aspeto do tronco do molhe principal no ensaio com o rumo NNW, nível de maré de BM, Tp = 14 s: a) início do ensaio e b) após atuação de Hs = 6.0 m.
> Figura 9: Solução Projetada. Aspeto do enraizamento do contra-molhe no ensaio com o rumo N, PM, Tp = 11 s: a) início do ensaio e b) após atuação de Hs = 7.5 m.
> Figura 10: Exemplificação do aspeto de alguns dos maiores galgamentos observados no decurso dos ensaios: a) Situação Atual, rumo NNW, nível de maré de PM, Tp = 14 s e Hs = 7.0
m; b) Solução Projetada, rumo NNW, nível de maré de PM+S, Tp = 14 s e Hs = 7.0 m.
o lnec
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS E FUTUROS
DESENVOLVIMENTOS
Neste artigo, apresentou-se de forma sucinta
o papel da modelação física no apoio ao projeto
de obras marítimas, ressaltando que, até à
data, é esta a única ferramenta que permite
reproduzir, com confiança, alguns dos fenómenos presentes e atuantes nas estruturas.
Ao longo do tempo de implementação desta
metodologia, ela tem vindo a ser sucessivamente melhorada, tanto em termos da simulação da agitação marítima incidente, como em
termos de técnicas de obtenção de resultados
(caracterização da agitação marítima e observação e análise de resultados obtidos).
Tendo em conta a continuação da utilização
desta ferramenta de interesse inquestionável,
mantém- se o investimento físico e intelectual
no sentido de aperfeiçoar técnicas e equipamentos, de entre as quais se destacam:
a implementação de técnicas de estereofotogrametria – utilizada no levantamento de
envolventes e perfis de modelos de quebramares, Fig. 11; a análise digital de imagens
para comparação de fotografias obtidas no
final de cada ensaio; e o desenvolvimento de
software de deteção de movimentos de blocos
durante a realização de ensaios.
Para além destes aspetos, e no sentido de facilitar o acesso aos ensaios em modelo físico pelos
seus utilizadores finais (projetistas, donos de
obra, investigadores, etc) tem vindo também a
assistir-se ao desenvolvimento de técnicas de
visualização dos ensaios em tempo real através
de image streaming e à utilização de software
de acesso remoto para visualização e partilha
de dados obtidos nos ensaios, Fig. 12.
AGRADECIMENTOS
Agradece-se à Secretaria Regional do Ambiente e do Mar (SRAM) da Região Autónoma
dos Açores, a permissão para a apresentação
dos resultados dos ensaios em modelo físico.
Agradece-se também ao Eng. Francisco Silva
as fotografias disponibilizadas e à CONSULMAR
a colaboração no âmbito deste estudo.
REFERÊNCIAS
– LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil. “Obras
de expansão do porto de pesca de Rabo de Peixe (ilha de S.
Miguel – Açores). Ensaios em modelo reduzido”. Relatório
247/2011 – NPE, Lisboa, julho de 2011.
– Luís, L.; Freire, S.C.; Reis, M.T.; Rodrigues, E.; Silva, G.
(2011). “Ampliação do porto de pesca de Rabo de Peixe,
São Miguel, Açores. Estudos, projectos e ensaios físicos
tridimensionais”. Proc. 7ªs Jornadas Portuguesas de
Engenharia Costeira e Portuária, AIPCN/PIANC, Porto, 6 e
7 de outubro de 2011.
a)
b)
> 11
> 12
> Figura 11: Técnicas de estereofotogrametria.
> Figura 12: Visualização de um ensaio em tempo real através de image streaming (a) e acesso remoto para visualização da aquisição de dados durante os ensaios (b)
38
JULHO/AGOSTO 2014
40_42
o lnec
a avaliação do estado de
conservação na reabilitação urbana
João Branco Pedro, Investigador Auxiliar, LNEC
António Vilhena, Investigador Auxiliar, LNEC
1. ANTECEDENTES
A revisão do regime de arrendamento urbano
(RAU) de 2006 pretendeu, entre outros objetivos, promover a reabilitação do edificado
(Figura 1) e permitir a atualização extraordinária das rendas antigas. Tendo em vista
estes objetivos, a definição do valor máximo
de atualização das rendas tinha em conta
o estado de conservação dos locados e a
existência de infraestruturas básicas, através de um coeficiente de conservação. Para
determinar o coeficiente de conservação foi
adotado o «Método de avaliação do estado da
conservação de imóveis» (MAEC).
Até 2011 foram realizadas mais de 30 000 vistorias com o MAEC e estiveram inscritos mais
de 2400 técnicos na bolsa de avaliadores. Uma
> Figura 1: Reabilitação de edifício.
> Figura 2: Obrigação de manter e de reabilitar ou de demolir.
JULHO/AGOSTO 2014
circunstâncias:
1) avaliar o estado de conservação de unidades destinadas ao realojamento de
arrendatários;
2) determinar a execução de obras de conservação necessárias à correção de más
condições de segurança ou de salubridade
ou à melhoria do arranjo estético (obrigação
de reabilitar e obras coercivas);
3) ordenar a demolição total ou parcial das
construções que ameacem ruína ou ofereçam perigo para a saúde pública e para a
segurança das pessoas (Figura 2);
4) determinar a aplicabilidade do Estatuto de
Benefícios Fiscais como incentivo à reabilitação urbana.
2. O MAEC NO QUADRO LEGAL ATUAL
Neste quadro legal, a avaliação do estado
Em 2012, o RAU foi revisto, deixando a atualização das rendas antigas de contemplar a avaliação do estado de conservação dos locados.
Simultaneamente foram revistos os Regimes
Jurídicos da Reabilitação Urbana e das Obras
em Prédios Arrendados. Neste quadro, foi estabelecido um único regime de determinação do
nível de conservação assente no MAEC. Assim,
este método mantém-se em vigor em tudo o que
não for incompatível com o atual quadro legal e
com as necessárias adaptações.
Atualmente, o nível de conservação determinado com o MAEC é utilizado em quatro
>1
40
análise ao funcionamento do MAEC evidenciou
que as avaliações refletiam, de um modo geral, o real estado do locado, cumprindo assim
os objetivos para os quais foi concebido [4].
Verificou-se ainda que os técnicos avaliadores
apresentavam lacunas de formação e que
existia possibilidade de aperfeiçoar o modelo
de avaliação.
A revisão do arrendamento de 2006 não atingiu
todavia plenamente os resultados a que se
propôs. Entre 2006 e 2011, de um universo de
cerca 255 mil imóveis com contratos anteriores
a 1990, apenas 2888 contratos foram atualizados recorrendo ao sistema implementado.
>2
de conservação é ordenada pela Câmara
Municipal por solicitação do proprietário,
usufrutuário ou superficiário, do senhorio
ou do arrendatário, de sociedades de reabilitação urbana ou de outras entidades. O MAEC
continua a ser aplicado por engenheiros,
arquitetos ou engenheiros técnicos, inscritos
nas respetivas ordens profissionais, sendo
designados pela Câmara Municipal, entre os
técnicos que exercem funções no município,
ou escolhidos por sorteio entre os técnicos
que constem de uma lista fornecida ao município pelas ordens.
O Laboratório Nacional de Engenharia Civil
(LNEC) concebeu e tem acompanhado e apoiado a aplicação do MAEC [3]: dando resposta a
dúvidas técnicas, analisando os resultados
das vistorias e recolhendo a opinião dos principais intervenientes no processo de avaliação.
Paralelamente, foi realizado um estudo sobre a
aplicação do MAEC [4] que incluía uma análise
comparativa do MAEC com outros métodos
nacionais e estrangeiros que avaliam o estado de conservação de imóveis. Atendendo à
experiência colhida e tendo em vista responder às necessidades que o meio técnico tem
manifestado, considera-se importante criar
ferramentas para apoiar a gestão do MAEC
pelos municípios e a avaliação de unidades
pelos técnicos.
A aplicação do MAEC no novo quadro legal tem
motivado questões, nomeadamente: Qual o
papel das ordens profissionais? É necessária
formação específica para realizar vistorias?
Como avaliar um prédio urbano no seu conjunto? Os resultados das vistorias são validados
e, em caso afirmativo, por quem? Existe algum
mecanismo de supervisão das avaliações?
Será possível realizar uma avaliação apenas
com base em fotografias anteriores à interven-
ção de reabilitação? Para responder a estas
questões considera-se prioritário adequar
as instruções de aplicação do MAEC ao novo
quadro legal.
É ainda importante aperfeiçoar o modelo de
avaliação do MAEC para simplificar a avaliação
e aumentar o rigor dos resultados. Todavia,
a implementação destes aperfeiçoamentos
depende da revisão da portaria que aprovou
o MAEC.
3. OUTRAS UTILIZAÇÕES DO MAEC
O domínio geral de aplicação do MAEC é informar e fundamentar processos de tomada de
decisão relativos à gestão de imóveis isolados
ou de parques imobiliários. Neste âmbito, podem perspetivar-se diversas utilizações para
o MAEC, nomeadamente:
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Betão Projectado com malhas de carbono
Reforço de encostas e taludes
Reforço de asfalto com malhas
revestidas a betume
Betão Projectado
com malhas de carbono
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JULHO/AGOSTO 2014
41
o lnec
1) Verificação da extensão de danos devido
a ações de origem natural ou em consequência de atividades humanas. Para
este efeito o método deve ser aplicado
antes e depois da ação. Esta verificação
pode, por exemplo, ser requerida para
reclamar prémios de seguro, definir indemnizações ou deliberar em situações
de contencioso.
2) Determinação do valor patrimonial de um
imóvel. O estado de conservação é um dos
parâmetros estabelecidos no Código do
Imposto Municipal sobre Imóveis para determinar o valor patrimonial de um imóvel.
Os critérios de avaliação estabelecidos
neste código podem ser substituídos com
vantagem pelo MAEC [1].
3) Determinação do valor de um imóvel aquando de uma transação imobiliária. O estado
de conservação é um aspeto utilizado nos
diferentes modelos de avaliação imobiliária. A utilização de um método uniformizado
para a sua determinação contribuiria para
a clarificação e menor subjetividade da
avaliação [2]. A informação resultante
poderá interessar ao potencial comprador
ou arrendatário, à entidade financeira ou
seguradora ou ao próprio proprietário.
4) Avaliação do estado de conservação de
parques edificados. A aplicação sistemática do MAEC a parques edificados (Figura 3)
permite obter informação para a definição
de estratégias de reabilitação que podem
incluir: lista e calendarização das intervenções; estimativa do custo da reabilitação;
associação de intervenções com o mesmo
fim; e manutenção preventiva em edifícios
que partilham as características construtivas com outros edifícios já afetados por
anomalias.
5) Uniformização dos métodos de avaliação
do estado da conservação definidos no
quadro legal português. Além do MAEC,
estão consagrados na lei outros métodos
de avaliação do estado de conservação
de imóveis, nomeadamente no Regime
Jurídico dos Contratos de Arrendamento
de Renda Condicionada e no Código do Imposto Municipal sobre Imóveis. Diversos
municípios também utilizam instrumentos
semelhantes ao MAEC na gestão municipal. A existência, a nível nacional, de um
método padrão de avaliação do estado de
conservação, baseado no MAEC, é exequível [1] e afigura-se vantajosa na medida
em que: a) permite a utilização de uma
avaliação para vários fins; b) promove a
equidade na avaliação; c) facilita a formação e a especialização dos técnicos
avaliadores assim como a sua mobilidade; d) é um instrumento que pode ser
progressivamente aperfeiçoado com a
experiência prática adquirida na aplicação; e e) possibilita a gradual constituição
de informação cuja análise pode contribuir
para a definição de políticas, nacionais
ou municipais, de requalificação e gestão
urbana.
A avaliação do estado de conservação pode
ser integrada com a avaliação de outras
dimensões como sejam, a avaliação da segurança (e.g., risco sísmico, risco de incêndio),
do valor cultural, da premência social e do
desempenho ambiental. Os resultados das
avaliações realizadas em cada domínio poderão ser conjugados num único índice que
traduza a prioridade de intervenção.
4. CONCLUSÃO
Ao longo da última década, foi realizada no
LNEC uma intensa atividade sobre a avaliação
do estado de conservação de edifícios. Foram
desenvolvidos estudos de investigação,
>3
> Figura 3: O conjunto edificado necessita de uma estratégia de reabilitação para potenciação de recursos,
42
JULHO/AGOSTO 2014
trabalhos de consultoria e desenvolvimento,
bem como atividades de formação e divulgação. O conhecimento e experiência obtidos
até à data permitem afirmar o interesse e a
utilidade que os instrumentos de avaliação do
estado de conservação em geral, e do MAEC
em particular, têm para a implementação das
políticas públicas de reabilitação do parque
edificado e para a definição das intervenções
de reabilitação.
O MAEC avalia o estado de conservação de
um edifício de forma expedita, com base nas
anomalias existentes no imóvel, sem que no
entanto sejam determinadas as respetivas
causas que estão na origem. Será de grande
interesse o desenvolvimento de instrumentos
complementares que apoiem a identificação
das causas das anomalias e a definição dos
trabalhos corretivos.
Até à data o MAEC foi aplicado no quadro de
iniciativas legislativas. Como se procurou evidenciar, este método tem um elevado potencial
de aplicação em outros domínios que deverá
ser explorado. O LNEC tem competências e
está disponível para adaptar o MAEC a outros
objetivos ou objetos de estudo, introduzindo
as alterações que se mostrem necessárias,
bem como para apoiar o desenvolvimento de
ferramentas complementares à aplicação do
MAEC e para apoiar a formação de técnicos
avaliadores.
REFERÊNCIAS
[1] Delgado, V. – Uniformização dos métodos de
avaliação do estado de conservação de edifícios
definidos no quadro legal português. Lisboa: FCT/
UNL, 2013. Dissertação de mestrado.
[2] Formiga, V. – Estudo sobre a utilização do MAEC
na determinação do valor de imóveis. Lisboa: FCT/
UNL, 2013. Dissertação de mestrado.
[3] Pedro, J.B.; Vilhena, A.; Paiva, J.V.– Avaliação do
estado de conservação de edifícios: desenvolvimentos recentes e linhas de investigação futura.
Lisboa: LNEC, 2013. Relatório n.º 42/2013 DED/
NAU.
[4] Vilhena, A. – Método de avaliação do estado de
conservação de edifícios. Análise e contributos
para o seu aperfeiçoamento e alargamento do
âmbito. Lisboa: LNEC, 2012. TPI 72. Tese de
doutoramento.
PUBLI-REPORTAGEM
URIMAT – URINÓIS SEM ÁGUA
O conceito Urimat alia economia a
proteção do meio ambiente. Estes
urinóis não implicam consumo de água,
dispensam a utilização de químicos e
não libertam odores.
A Urimat garante, com a utilização
deste equipamento, uma poupança
média de 100.000 litros de água
potável por ano. Além disso, os
mictórios Urimat são fabricados em
policarbonato de alta qualidade sem
emissões de dióxido de carbono.
Hélder Nicolau, responsável pela assistência e
apoio Urimat em Portugal, explica que, após a
urina escorrer por gravidade pelas paredes do
mictório e entrar no sifão, a membrana existente no seu interior abre e deixa passar o líquido,
fechando-se de seguida. Ao fechar, os odores
ficam retidos, o que garante a sua eliminação nas
instalações sanitárias, evitando-se a utilização
de fluxómetros.
A montagem do equipamento também é muito
simples. Segundo explica Hélder Nicolau, é feita
a ligação à parede com dois furos e a ligação ao
esgoto. A substituição dos urinóis é possível
sem necessidade de fazer obras.Além disso, de
acordo com o responsável a colocação de um
urinol Urimat é mais barata do que a de um urinol
tradicional.
Também o transporte é feito de forma sustentável. O reduzido peso dos mictórios de plástico
permite enviar, através de encomenda postal,
duas unidades dentro de uma caixa. Assim, os
levantamentos dispendiosos e poluentes com
camião não são necessários para os envios
nacionais.
LIMPEZA DO MICTÓRIO
A Urimat disponibiliza, também, o produto de
limpeza a utilizar os mictórios, MB-Active Clean.
Trata-se de um agente de limpeza anti-microbiano
e com pH neutro. Segundo o que se pode ler no
site da Urimat, o produto foi testado dermatologicamente e obteve a classificação de «muito
bom». MB-Active Clean impede a formação de
odores desagradáveis que resultariam da decomposição de substâncias orgânicas. É adequado
para a limpeza de manutenção e eliminação de
odores nas áreas sanitárias que registam um
elevado nível de utilização. Os microrganismos
penetram profundamente nos poros (fissuras) e
decompõem os resíduos que formam os odores
que lá se depositam. O agente de limpeza ativa
MB assegura, segundo a empresa, uma frescura
agradável duradoura e a utilização diária previne
nova formação de odores. A limpeza com este
produto deve ser feita duas vezes ao dia.
Apesar de existir a possibilidade de colocar estes
urinóis no mercado residencial, é no setor comercial que a presença é mais expressiva, de acordo
com Hélder Nicolau. Com vários hipermercados e
centros comerciais equipados, mas também estações de serviço, hotéis e fábricas. Em Portugal,
foram até agora instalados 7 mil urinóis.
SECADOR DE MÃOS
Além da gama de urinóis, a Urimat disponibiliza
também um secador de mãos, que permite a secagem com ar frio em apenas 10 segundos e retém
99 por cento das impurezas através de um filtro
de ar interno. O equipamento é também silencioso,
com apenas 68 decibéis na potência máxima. O dispositivo incorpora iluminação LED e temporizador.
O ar é facilmente comutável, passando de frio para
quente através de um interruptor simples protegido por uma tampa. É integralmente fabricado com
material reciclado.
Regulação passo a passo patenteada
A regulação em três passos da capa de proteção influencia a duração
do efeito do cubo ativo integrado e controla a durabilidade.
Cubo ativo integrado
O cubo ativo integrado aumenta a higiene e evita a formação de sedimentos e de crostas
causados por substâncias orgânicas, óleos e gorduras no interior do ralo coletor, assim
como no interior dos tubos de drenagem.
Garantia de funcionamento
Após a decomposição do cubo ativo, a superfície de apoio vermelha situada por baixo da
capa de proteção transparente sinaliza que o ralo coletor deve ser substituído.
Sistema de membrana vertical que se fecha
A técnica da membrana vertical garante a ausência absoluta de odores. A baixa
e a alta pressão são compensadas pela membrana. O surgimento de gases do
sistema de esgotos é eliminado.
www.urimat.pt
44_47
análise estrutural da cabine
de um pequeno submarino de
recreio e investigação
Hugo Macedo, Óscar López, Filipe Pedro
ITeCons – Construção, Energia, Ambiente e Sustentabilidade
Fernando Seabra Santos
Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Coimbra
Friday, Ciência e Engenharia do Lazer, S.A.
1. ENQUADRAMENTO
As atividades de ocupação dos tempos livres e
do lazer estão em expansão em todo o mundo
desenvolvido. Uma parte significativa das
oportunidades de negócio criadas por essa
evolução passa pelo uso diversificado dos
planos de água, tanto interiores como marítimos, proporcionando um enquadramento
adequado à expansão da Náutica de Recreio
em países que, como o nosso, dispõem de um
elevado grau de competências técnicas na área
e podem proporcionar-lhe condições naturais
particularmente favoráveis.
Num contexto de integração dos Mares e dos
Oceanos na estratégia nacional para um Desenvolvimento Sustentável, tal como parece
desenhar-se em Portugal, as sinergias entre
as práticas do Lazer, o Desporto, a Cultura, a
aproximação à Natureza, a Náutica de Recreio
e as indústrias turística, de hotelaria e de restauração constituem, pois, elementos-chave a
promover com vista à consolidação de novas
políticas de fomento da Economia do Mar. Vão
neste sentido as conclusões de diferentes
estudos e relatórios de trabalho realizados
recentemente, dos quais se mencionam, pela
profundidade da análise e tratamento exaustivo do tema, “O Hypercluster da Economia
do Mar: um domínio de potencial estratégico
para o desenvolvimento da economia portu-
44
JULHO/AGOSTO 2014
guesa”, elaborado em fevereiro de 2009 por
uma equipa liderada por Ernâni Lopes, por
iniciativa da Associação Comercial de Lisboa,
ou ainda, “Náutica de Recreio em Portugal, um
pilar do desenvolvimento local e da economia
do mar: propostas de atuação e planos de
ação”, elaborado em janeiro de 2012 para a
EPUL – Empresa Pública de Urbanização de
Lisboa, por um grupo de trabalho coordenado
por Eduardo Almeida Faria.
Numa extensão óbvia e justificada do conceito
de economia do mar, como aliás se faz em
qualquer dos estudos referidos, os planos de
água interiores não podem deixar de ser valorizados. Até porque, atendendo à maior proteção
natural de que dispõem contra as intempéries,
o seu ciclo de exploração comercial se pode
estender, sem grandes investimentos, a praticamente todo o ano. Esta visão está amplamente justificada na mais recente revisão do
PENT - Plano Estratégico Nacional do Turismo.
A criação da empresa Friday, Ciência e Engenharia do Lazer, S.A., pelo último autor, em
novembro de 2012, visou consolidar uma
equipa de trabalho interdisciplinar com vista
à identificação, conceção, projeto e desenvolvimento de produtos na área da náutica
de recreio, cujas características específicas
se insiram particularmente bem nas linhas de
força a que a empresa procura corresponder: a
despreocupação responsável, o espírito de fim
de semana, a aproximação ativa à Natureza em
contexto náutico, o nomadismo, a autonomia,
a sustentabilidade energética e ambiental, a
tranquilidade. Desde março de 2014, a empresa conta com um forte investimento da maior
financiadora nacional de capital de risco, a
Portugal Ventures, S.A.
2. CONDICIONANTES E ESPECIFICAÇÕES
DO PROJETO
Para responder aos desafios acima enunciados, a Friday selecionou dois produtos
bandeira que se encontram já em fase de
prototipagem:
– uma Casa Flutuante, para águas interiores,
com tipologia variando entre T0 e T2, para
duas a seis pessoas, com 10 a 17m de
comprimento e uma largura de 6m, com
mobilidade moderada e autonomia total
para 7 dias, produzindo 80% da energia que
consome no ciclo anual;
– um submarino de recreio/investigação, com
uma versão para duas e outra para três pessoas, capaz de mergulhar a 300 m de profundidade, em missões de até 8h de duração.
Foi neste contexto que a Friday convidou o ITeCons para participar na equipa de projeto deste
submarino, coordenada pelo último autor, que
é também o autor do projeto geral, tendo a seu
cargo a componente da análise estrutural
da cabine, dos tanques pressurizados e da
exostrutura. Pretende-se que este aparelho
seja, dentro da sua classe, o mais leve e o de
menores dimensões atualmente existente no
mercado, visando, com isso, aumentar a sua
transportabilidade, tornando possível operar
a partir de embarcações de menores dimensões. A mobilidade será assegurada por dois
propulsores elétricos horizontais e dois outros
verticais. Toda a energia necessária para o
funcionamento do aparelho é armazenada em
três grupos de baterias, duas principais e uma
de emergência, com um total de cerca de 21
kWh. A navegação está igualmente dependente
do funcionamento de um conjunto de válvulas
elétricas, que regulam a entrada de ar e de
água nos tanques de imersão e nos tanques
de compensação.
Os resultados que se apresentam neste artigo
reportam-se à primeira parte deste trabalho, o
dimensionamento estrutural da cabine.
3. GEOMETRIA E MATERIAL
A parte mais crítica no desenho de um pequeno
submarino é o cálculo do casco de pressão. A
sua missão é acomodar a tripulação à pressão
atmosférica e resistir à pressão de mergulho,
pelo que o seu desenho tem de ser elaborado
de acordo com rigorosas especificações. Além
disso, cada etapa do processo de construção
será alvo de certificação específica e estará
sujeita a estritos testes de segurança que permitirão fornecer uma alta precisão e garantir
que as tolerâncias de fabrico sejam as mais
reduzidas possível.
Assim, o dimensionamento do casco de
pressão foi precedido de um estudo comparativo que envolveu a seleção da geometria
em função das condicionantes de projeto,
a seleção dos materiais mais adequados
e, finalmente, a definição do processo de
fabrico que terá que satisfazer as tolerâncias adotadas. As condicionantes impostas
quanto às dimensões e ao peso, referidas no
>1
ponto anterior, são igualmente importantes
critérios de projeto já que obrigam a utilizar
formas eficientes e espessuras mínimas,
incompatíveis com baixos níveis de precisão
na fabricação do casco.
Como seria de esperar, foi selecionada a esfera por ser a geometria mais apropriada para
resistir às pressões externas com o mínimo
peso. Por outro lado, os materiais utilizados
em pequenos submarinos, sobretudo nos
tripulados, têm de possuir características
técnicas muito específicas. A estrutura tem de
ser realizada com materiais de alta resistência
para suportar as altas tensões de compressão
geradas, assim como, um elevado módulo
de Young, para que as deformações sejam
mínimas. Também se exige que os materiais
sejam resistentes à corrosão, nomeadamente
à resultante do contacto com a água do mar.
Foi desenhado um casco de pressão esférico,
com um diâmetro médio de 1520 mm, constituído por um setor esférico de aço, com uma abertura de 210º e, na parte frontal do submarino,
completando a esfera, uma grande “viewport”
(janela) com 150º de abertura radial (Figura 1).
Esta última permite à tripulação obter um
campo visual bastante amplo durante qualquer
tipo de operação. No setor de aço foi localizada
uma escotilha (abertura livre de 500 mm) pela
qual se faz o embarque e o desembarque dos
passageiros.
Para o setor esférico de aço foi escolhido
um aço especial, habitualmente utilizado em
peças sujeitas a elevadas pressões. A sua
composição química confere ao material propriedades especiais: alto limite de cedência
(Rp0,2 ≥ 355 MPa), elevada tensão última de
rotura (Rm ≥ 530 MPa) e elevada elongação
(A = 21%). O material da “viewport” é o polimetil
metacrilato (PMMA), usualmente conhecido
como acrílico, destacando-se pela sua dureza
superficial (tensão de rotura ≥ 62 MPa), pela
sua alta transmissão de luz e pela sua vida útil
extremamente longa.
4. COMBINAÇÕES DE AÇÕES
O cálculo estrutural da esfera de pressão
iniciou-se, como em qualquer outra estrutura,
com a definição de todas as ações suscetíveis
de poder atuar sobre o submarino e que têm
de ser incluídas no plano de cargas do mesmo
(Load plan).
A principal ação a que estará sujeita a cabine é
a pressão da água para a profundidade máxima
de operação do submarino. Após um estudo
preliminar da espessura mínima necessária
em função da profundidade, a Friday definiu
uma profundidade máxima de mergulho de
300 metros, equivalente a uma pressão de
30.30 bar.
Como já foi referido no ponto anterior, um
dos maiores desafios é garantir a segurança
estrutural da cabine, tendo em consideração
a incerteza que introduzem nos cálculos as
tolerâncias de fabrico: pequenos erros na
esfericidade e na espessura da cabine podem
aumentar em grande parte as tensões geradas
e pôr em risco a sua segurança estrutural. Para
ter em conta todas estas incertezas foram
definidos dois fatores de segurança sobre
a pressão máxima de mergulho, S1 e S2, que
determinam duas pressões adicionais de dimensionamento. O fator de segurança S1 foi utilizado para obter a pressão à qual a cabine deve
de ser testada após o seu fabrico, para verificar
que o seu dimensionamento e fabricação ga-
> Figura 1: Imagem geral da cabine do submarino.
JULHO/AGOSTO 2014
45
rantem a profundidade máxima de mergulho
antes da sua utilização. O fator de segurança
S2 permite obter a pressão real de colapso da
cabine e que será a pressão principal utilizada
durante o dimensionamento (semelhante a
um estado limite último de dimensionamento
de qualquer estrutura). Assim, para uma profundidade máxima de mergulho de 300 metros
(30.30 bar), a esfera de pressão foi desenhada
e calculada para uma profundidade máxima
de 561 metros (56.661 bar) tendo um fator de
segurança de 1.87 relativamente à pressão
de colapso. Depois do fabrico, a cabine tem
de passar um teste de pressão numa câmara
hiperbárica, equivalente a uma profundidade
de 360 metros (36.36 bar), garantindo assim,
como mínimo, um fator de segurança de 1.2
quando comparado com a pressão máxima de
mergulho. Estes dois fatores garantem uma
segurança estrutural global da cabine, desde
o seu dimensionamento até à utilização final
por parte do usuário.
O submarino é calculado para abranger amplas
zonas de operação, em que a massa volúmica
da água pode variar entre 995 kg/m3 e 1030
kg/m3, a temperatura da água desde os -2 ºC
até os +32 ºC, e a temperatura do ar exterior
desde os -10 ºC até os +60 ºC. Para além da
carga de pressão, foram consideradas todas
as ações exteriores que podem atuar sobre
a cabine, desde a ação do vento, a ação das
ondas do mar e a variação de temperatura, até
à possibilidade de geração de gelo nas superfícies acima da linha de flutuação em missões
localizadas em zonas frias.
Foram também modeladas e calculadas as
pressões locais hidrodinâmicas geradas para
as velocidades e acelerações máximas de
operação do submarino, que dependem muito
do tipo de missão e do modo de operação. Foi
dado especial interesse na consideração de
uma carga de colisão por se tratar de uma
carga pontual, intensa e súbita, de vital
importância para garantir a segurança dos
passageiros na profundidade máxima de
mergulho. Assim, em função do tipo de missões para o qual é desenhado este pequeno
submarino, das velocidades de operação e
das acelerações a que pode estar sujeito, foi
considerada uma carga de colisão equivalente a uma aceleração de 3g.
46
JULHO/AGOSTO 2014
Foram incluídas também no cálculo todas as
ações que atuam no interior da cabine, nomeadamente o peso do equipamento, o peso da
tripulação (160 kgf) e o de eventuais cargas
destinados a diferentes missões (até um peso
máximo de 60 kgf).
Foram definidos três estados ou casos de
carga para o cálculo da cabine:
– Caso de carga I: definido pelas cargas de
operação para a pressão máxima de mergulho (30.30 bar) e é formado por todas
as combinações de carga possíveis para
as ações referidas anteriormente (quer
submerso quer à superfície);
– Caso de carga II: definido pela pressão máxima de colapso da cabine (56.661 bar);
– Caso de carga III: definido pela pressão de
36.36 bar e por todas as ações que possam
atuar durante os testes de pressão.
Adicionalmente, foi realizado um cálculo de
fadiga para 10.000 ciclos de imersão da cabine
para estudar o comportamento e a perda de
resistência dos materiais e de determinadas
zonas críticas sujeitas a ciclos de pressãodescompressão sucessivos (soldaduras,
ligações de peças, etc).
5. ANÁLISE ESTRUTURAL
Ainda que o estado de tensão de uma esfera
possa ser conhecido facilmente através de
equações fundamentais (Timoshenko), quando a superfície real se afasta da superfície
teórica ou quando são feitas penetrações que
debilitam determinadas zonas da estrutura,
o cálculo das tensões geradas torna-se complicado e, por isso, foram utilizados meios
de cálculo computacionais com o recurso ao
Método dos Elementos Finitos (FEM).
O cálculo da cabine pelo FEM permitiu um
estudo global e pormenorizado das tensões e
deslocamentos gerados para os casos de carga I, II e III de dimensionamento. Este método,
amplamente utilizado em todos os campos da
engenharia, permite obter um grande número
de simulações num curto período de tempo
até se atingir a solução ótima, evitando a necessidade de se procederem a experiências
com protótipos.
Setor esférico de aço
A construção de uma esfera perfeita de espessura constante é impossível. Qualquer
processo de fabricação está associado a determinadas tolerâncias, por isso, o cálculo da
cabine foi feito em estreita colaboração com
empresas especializadas (ampla experiência
em maquinação e fabrico de peças com elevada precisão), para o conhecimento rigoroso
do processo e das tolerâncias de fabricação,
ainda durante a fase de projeto.
De facto, um dos parâmetros fundamentais
para o dimensionamento é o denominado
“out-of-roundness”. Esta dimensão, que será
avaliada após a fabricação, representa o
achatamento local da superfície do casco de
pressão causada pelas tolerâncias de fabrico,
e é fundamental para garantir a pressão máxima de mergulho desejada.
Na fase de cálculo foram verificados os principais parâmetros de dimensionamento, tais
como as tensões, as deformações, a pressão
de colapso e a pressão de encurvadura elastoplástica para garantir a resistência estrutural
da cabine. Relativamente às tensões, para os
três casos de carga foram definidos limites de
tensões admissíveis, definidos por fatores
de segurança sobre a tensão de cedência
e a tensão última. Também foi verificada a
pressão de colapso da esfera, para as tolerâncias de fabricação, na sua consideração
mais desfavorável, resultando uma pressão
de colapso superior à pressão de colapso
de cálculo (56.661 bar). A pressão crítica de
encurvadura, determinada por uma análise
elasto-plástica, é dependente dos módulos
de Young longitudinal e transversal, que, para
níveis elevados de tensões, são função das
tensões geradas. Por isso, o cálculo requer um
método iterativo até que o valor de pressão
convirja até ao valor de pressão crítica que,
para garantir a segurança estrutural, tem de
ser inferior à pressão de colapso.
Adicionalmente, a necessidade de realização
de penetrações no setor esférico de aço
irá gerar pontos fracos que vão fragilizar a
estrutura, nomeadamente as aberturas da
escotilha e as localizadas na zona posterior
inferior, que servem para ligar ao interior da
cabine os equipamentos necessários ao seu
funcionamento (ar, oxigénio, energia, sinais,
etc). Para garantir a segurança estrutural
destas zonas optou-se pela regra de reforçar
a penetração utilizando, no mínimo, a mesma
quantidade de material que é removida e verificar, via FEM, as tensões e deslocamentos
locais e globais (Figura 2.a)). Também foi
imposto um limite dependente da pressão de
cálculo e que tem em conta a relação entre
a área total da esfera sujeita a pressão e a
resistente na zona de influência da penetração. No dimensionamento destas aberturas
críticas garantiram-se fatores de segurança
mínimos de 1.2 em comparação com a pressão
de mergulho (30.30 bar), de teste (36.36 bar)
e de colapso (56.661 bar).
Após a primeira fase de cálculo, que tinha por
objetivo o dimensionamento da cabine, foi obtida uma espessura do setor de aço de 11 mm,
que será construído mediante um processo de
fabricação muito rigoroso.
Setor esférico de acrílico (PMMA)
Foi elaborado um estudo intensivo de janelas
acrílicas utilizadas em pequenos submarinos.
Em geral, as janelas de submersíveis são pequenas por serem pontos fracos da estrutura,
quer de vedação quer de resistência. No entanto, ter um campo visual amplo é fundamental
em operações de recreio e de investigação.
Por isso, para o dimensionamento da “viewport” foi necessário um cálculo estrutural
rigoroso e de compatibilidade com o setor de
aço, já que a superfície do acrílico representa
41.7% da superfície total da cabine, e porque o
comportamento dos dois materiais é bastante
diferente.
Para o dimensionamento do setor esférico de
acrílico foi definido um fator de conversão de
6.66 em função da temperatura de desenho de
28.5ºC, considerando os máximos valores de
temperatura exterior (32ºC) e interior (25ºC);
e uma vida útil de 20 anos ou 10.000 ciclos
de pressão. Foi obtida uma pressão crítica a
curto prazo da “viewport” de 20.2 MPa, sendo
necessário, após esta primeira fase de dimensionamento, uma espessura estrutural de 80
mm (Figura 2.b).
As simulações realizadas mostram uma homogeneidade das tensões obtidas, no aço e no
acrílico, para os diferentes casos de carga. No
entanto, o material de reforço adicionado, nas
duas penetrações realizadas no setor de aço
e na flange de união entre os dois materiais,
torna mais rígida a estrutura nestas zonas,
com o consequente aumento de tensões junto
às zonas de transição de espessura. Na parte
inferior da face interna do setor de acrílico são
geradas maiores tensões devido à necessidade de compatibilidade no comportamento dos
dois materiais, nomeadamente, através dos
maiores deslocamentos originados na zona
inferior do setor de aço.
Estas concentrações de tensões podem
observar-se na Figura 2, correspondente à lei
de tensões de Von Mises para o caso de carga II.
6. CONCLUSÕES
Na sequência de uma extensa pesquisa dos
materiais, tolerâncias de fabrico, cálculos
analíticos e simulações com software de
elementos finitos (FEM), foi possível obter um
casco de pressão muito leve. Isso resultará
num submarino muito ligeiro com uma grande
“viewport” de acrílico.
O cálculo mediante o FEM permitiu simular o
comportamento estrutural completo da cabine
e otimizar ao máximo a quantidade de material,
de forma a dar cumprimento às especificações
de segurança.
Todos os fatores de segurança aplicados às
pressões de dimensionamento e tensões
admissíveis garantem uma elevada segurança estrutural para a profundidade máxima
de operação do submarino – 300 metros. A
análise elástica de encurvadura e a análise
elasto-plástica mostraram, igualmente, um
fator de segurança elevado em comparação
com a pressão máxima de mergulho.
REFERÊNCIAS
– Germanischer Lloyd, “Rules for Classification and
Construction, I Ship Technology, 5 Underwater
Technology, 2 Submersibles”, edition 2009.
– The American Society of Mechanical Engineers,
“ASME PVHO-1-2012, Safety Standard for Pressure
Vessels for Human Occupancy”, Edição 2012.
– Klaus-Jürgen Bathe, “Finite Element Procedures in
Engineering Analysis”, Prentice-Hall, Inc., Englewood
Cliffs, New Jersey, Edição 1982.
– S.P. Timoshenko, J.N. Goodier, Theory of Elasticity,
3ª Edição, McGraw-Hill Book Company, 1970.
– S.P. Timoshenko, J.M. Gere, Theory of Elastic Stability, 2ª Edição, McGraw-Hill Book Company, 1961.
>2
a)
b)
> Figura 2: Dimensionamento da cabine – tensões obtidas pelo método dos elementos finitos no setor esférico: a) de aço; b) de acrílico.
JULHO/AGOSTO 2014
47
48_49
arquitetura
intervenção na
herdade de torre da palma
Integrada na paisagem de grandes planícies
do Alto Alentejo, a Herdade de Torre de Palma,
em Vaiamonte, inclui uma extensão de terreno agrícola e um núcleo edificado de escala
considerável circunscrito no lado sudeste
da propriedade. O projecto de intervenção
para instalação de um Hotel Rural na herdade procurou, respeitando as características
arquitectónicas do conjunto e da paisagem
envolvente, dar resposta ao novo programa
funcional. A inter venção incluiu tanto a
recuperação e remodelação do conjunto de
edifícios preexistente como a construção de
raiz de um conjunto de novos edifícios, baseada em gestos claros, precisos e sensíveis às
características do lugar.
por João Mendes Ribeiro, arquiteto
© DO MAL O MENOS – EDUARDO NASCIMENTO E JOÃO FÔJA
Nos casos de recuperação de estruturas preexistentes, a configuração geral de cada edifício
foi mantida, procedendo-se apenas a alterações
ao nível da organização espacial interior, à construção de elementos pontuais ou à abertura de
novos vãos. Sempre que necessário, procedeuse ainda à substituição de coberturas, peças
estruturais ou revestimentos. No terreiro central,
a casa-mãe é ocupada pelos espaços de recepção, acolhimento e serviços administrativos,
no piso térreo, sendo o piso superior reservado
à habitação do proprietário. A torre, adjacente
à casa-mãe, foi pensada para funcionar como
biblioteca e como observatório astronómico, no
terraço do último piso. Ao lado, o edifício do antigo
celeiro acomoda o SPA e uma zona de quartos
48
JULHO/AGOSTO 2014
distribuída por dois pisos. As antigas cavalariças
correspondem actualmente à área social e de
lazer, enquanto os edifícios das antigas oficinas e
casas de operários foram adaptados para receber
a zona de quartos e apartamentos. A capela existente na propriedade manteve as características
arquitectónicas originais e foi complementada
com a construção de um novo adro no exterior.
Os edifícios construídos de raiz têm duas naturezas distintas: edifícios que substituem antigas
construções – degradadas e sem interesse
patrimonial ou arquitectónico – e edifícios que
se implantam segundo novas regras, fora do
núcleo original.
No primeiro grupo incluem-se os edifícios da
adega, do restaurante e da casa do caseiro,
© DO MAL O MENOS – EDUARDO NASCIMENTO E JOÃO FÔJA
construídos na localização exacta das construções anteriores, com uma lógica material comum
a todos eles: estrutura em betão, paredes de
alvenaria e cobertura em lajetas de betão. No
segundo grupo, fora do núcleo original, o conjunto
da piscina estende-se para noroeste, no alinhamento da casa-mãe, e inclui uma plataforma de
madeira com piscina, balneários e área técnica
semienterrada sob a plataforma. A nascente do
núcleo original foram implantadas arrecadações
agrícolas, zonas técnicas e uma área de estacionamento coberto e, a poente, o edifício das novas
cavalariças associado à zona do picadeiro.
Na generalidade, o terreno manteve a sua
morfologia e características originais, com
variações pontuais consoante a especificidade
de cada área da Herdade. No interior do núcleo
edificado, o terreiro foi regularizado – unificando
o conjunto – com pavimento em saibro na área
central, delimitado por um perímetro de calçada
de mármore branco de Estremoz e uma zona de
caleira contínua, com seixo rolado, em torno dos
edifícios. No exterior do núcleo edificado principal,
foram criadas cinco áreas distintas: uma zona
de vinha ao longo da levada, uma zona de olival
junto à piscina, uma horta biológica cultivada
em canteiros e um pomar, junto aos armazéns
agrícolas e ainda uma zona de prado, a oeste,
associada à cavalariça e ao picadeiro.
João Mendes Ribeiro escreve de acordo com a antiga ortografia.
DATA DO PROJECTO: 2009 a 2012
DATA DE CONSTRUÇÃO: 2012 a 2014
CLIENTE: Torre de Palma, Lda. – Dr. Paulo Barradas Rebelo, Dr.ª Isabel Rebelo
LOCALIZAÇÃO: Vaiamonte, Monforte, Portalegre
FICHA TÉCNICA
ARQUITECTURA: João Mendes Ribeiro
ESPECIALIDADES
CO-AUTORIA: Luísa Bebiano (nos edifícios da Adega e Casa do Caseiro)
FUNDAÇÕES E ESTRUTURAS: Paulo Maranha Tiago
COLABORAÇÃO EM FASE DE PROJECTO: Ana Cerqueira, Ana Isabel Fernandes, Carina Carmo,
INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS: Vítor Ribeiro
Carolina Ferreira, Catarina Fortuna, Catarina Leal, Diogo Rodrigues, Filipe Catarino, Joana Brandão,
INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS E DE TELECOMUNICAÇÕES: Luís Filipe Besteiro Ribeiro
Joana Canas Marques, Joana Figueiredo, Luísa Bebiano, Mafalda Moreira, Margarida Tavares,
INSTALAÇÕES MECÂNICAS: Francisco Viçoso, João Madeira da Silva, Pedro Dias
Maria Jerónima, Pedro Martins, Rui Santos, Sara Ataíde, Sofia Rangel, Teresa Silvestre.
INSTALAÇÕES DE GÁS: Pedro Ramos
COLABORAÇÃO EM FASE DE OBRA: Ana Cerqueira, Ana Maria Feijão, Catarina Fortuna, Filipe Catarino,
ESPAÇOS EXTERIORES: João Mendes Ribeiro
Inês Lourenço, Joana Brandão, Joana Figueiredo, Nuno Alves Pereira.
COORDENAÇÃO DE OBRA: Filipe Catarino
CONSTRUTOR: ABA – A. Baptista de Almeida, Construções Civis e Obras Públicas
JULHO/AGOSTO 2014
49
50_51 térmica
MARCAÇÃO CE E AVALIAÇÃO TÉCNICA EUROPEIA
DE PRODUTOS E SISTEMAS DE ISOLAMENTO TÉRMICO
DE EDIFÍCIOS
Carlos Pina dos Santos, Eng.º Civil, Investigador Principal do LNEC
Os Estados-Membros introduziram disposições que incluem requisitos relativos não só
à segurança dos edifícios e de outras obras de
construção mas também à saúde, à durabilidade, à poupança de energia, à protecção do
ambiente, a aspectos económicos e a outros
aspectos importantes de interesse público
(RPC)
Nesta coluna, há cerca de um ano [1] abordámos o tema da marcação CE dos produtos e
sistemas de isolamento térmico de edifícios
e da sua relevância para os respetivos mercados, aplicação, qualidade e inovação.
Foram então apontadas quais, em nosso
entender, as vantagens reais registadas e as
fragilidades ou limitações observadas direta
ou indiretamente, beneficiando ou afetando,
consoante o caso, os fabricantes, os projetistas, os donos de obra e os utilizadores finais1 .
O Regulamento dos Produtos de Construção
(RPC) [2], que substituiu a Diretiva dos Produtos de Construção (DPC), visa simplificar
e clarificar o quadro existente e melhorar a
transparência e a eficácia das medidas em
vigor. O tempo dirá se estes objetivos foram,
na realidade, alcançados.
A obrigatoriedade da marcação CE para os produtos cobertos por uma norma harmonizada
mantém-se. As soluções inovadoras − parcial
ou totalmente não cobertas por uma dessas
normas − desde que disponham de uma
Avaliação Técnica Europeia (ATE) voluntária,
passam a ser obrigadas à marcação CE.
De notar que as normas europeias harmonizadas e os ETAGs2 já publicados continuarão,
a médio prazo, a constituir as especificações
técnicas harmonizadas que servem de base
à Declaração de Desempenho que permite a
marcação CE.
Embora, como é natural, a segurança (nomeadamente, no que respeita aos isolantes térmicos, a segurança face ao incêndio) seja um
requisito básico fundamental e incontornável
das obras, não foram esquecidos os outros
requisitos básicos definidos na anterior Dire-
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JULHO/AGOSTO 2014
tiva, aos quais se junta o novo e atual requisito
sobre a utilização sustentável dos recursos
naturais3.
Além da reconhecida importância de facilitar
a livre circulação dos produtos de isolamento
térmico no mercado interno europeu, através
da eliminação de entraves técnicos (para o que
contribui a harmonização normativa), os aspetos económicos adquirem, como também é
compreensível, um papel de relevância. Foram
introduzidas simplificações significativas nos
procedimentos que conduzem à marcação CE,
baseada quer numa norma harmonizada quer
numa ATE. As simplificações criadas devem
traduzir-se por uma redução dos custos para
os fabricantes dos produtos de construção
e, desejavelmente, para os donos de obra e
utentes finais.
Em qualquer situação de conformidade com
aquelas especificações técnicas, a marcação
CE será feita após a elaboração, pelo fabricante 4 , de uma Declaração de Desempenho
aquando da respetiva colocação no mercado.
Todavia, poderá deixar alguma reserva o facto
de o RPC determinar que a declaração tem de
indicar o desempenho de pelo menos uma das
características essenciais5 do produto de construção que seja relevante para a utilização ou
utilizações previstas declaradas [2], sob pena
de se revelar uma declaração vazia. Por outro
lado, as ATEs, onde também foram introduzidas
simplificações nos procedimentos de concessão, devem conter pelo menos uma descrição
geral do produto de construção, a lista das suas
características essenciais relevantes para a
utilização do produto prevista pelo fabricante
e acordada entre este [2] e a organização dos
Organismos de Avaliação Técnica (OAT).
Cabe, portanto, ao fabricante, ou ao fabricante
em conjunto com um organismo notificado ou
de avaliação técnica (no caso das ATEs) decidir
quais as características de desempenho a
declarar.
Como também já aqui tínhamos referido, as
normas de isolantes térmicos não são suficientemente detalhadas para permitir a seleção de
uma solução que se adeque a uma determinada
aplicação específica, em particular se essa
aplicação é exigente em termos de desempenho
face às ações a que está sujeito ou aos requisitos a cumprir, constantes ou não da legislação
e regulamentação vigentes. No que respeita
ao conteúdo técnico das ATEs, a experiência
passada revela, com frequência, a ausência de
informação suficiente para o utilizador comum
(projetista, licenciador, dono de obra) que lhe
permita avaliar a adequação (e.g. climática,
construtiva, funcional) ou mesmo a segurança
(e.g. incêndio) e outros aspetos relevantes de
desempenho da solução em consideração.
Por outro lado, regista-se, como seria natural,
uma transição de soluções inovadoras para
soluções normalizadas, à medida que a divulgação e a experiência adquirida aumentam,
nomeadamente no que respeita a determinadas soluções de ETICS 6 e outras de isolamento
térmico pelo exterior. Algumas destas transições são questionáveis, e indevidamente
generalizadas para produtos ou soluções
sobre os quais ainda não existe conhecimento
sedimentado.
Em diversos Estados-Membros, sobretudo
França, Reino Unido, Alemanha, Espanha, e
mesmo Portugal, proliferam e impõem-se
(a nível nacional) as certificações, marcas
de qualidade, sistemas de etiquetagem ou
documentos de aplicação técnica7 que visam
ultrapassar as limitações identificadas na
harmonização europeia. Todavia, todas estas
medidas podem revelar-se como novas barreiras técnicas e económicas à tão desejada livre
circulação dos produtos no mercado interno.
Porém, o próprio RPC refere e admite que, além
da marcação CE, podem ser utilizadas outras
marcações, desde que contribuam para melhorar a proteção dos utilizadores de produtos
de construção e não estejam abrangidas pela
legislação de harmonização da União em vigor.
Outra via passa pela legislação nacional. No
domínio da segurança face ao incêndio, a regulamentação dos diversos estados-membros
incorporou a nova solução harmonizada e
Ficaram ainda por abordar dois aspetos demasiado importantes, embora um deles não se
integre no âmbito de um RPC, e o outro tarde a
ser uma realidade: a preocupação com as boas
regras e práticas de conceção e de aplicação
dos sistemas de isolamento térmico; e o controlo efetivo do mercado pelas entidades de
fiscalização competentes.
Como resultado do que se referiu nesta coluna,
há que questionar se a Declaração de Desempenho que permite a marcação CE é suficiente,
por si só, para conduzir ao bom desempenho
global e à durabilidade das soluções de isolamento térmico praticadas e à concorrência leal
entre fabricantes. A resposta parece óbvia.
CONSTRUÇÃO MAGAZINE (Carlos Pina Santos) – Os isolantes
1
térmicos, a marcação CE e o novo regulamento dos produtos
da construção. CM56 julho-agosto 2013, Coluna Térmica, p.p
44-45
2
http://www.lnec.pt/qpe/marcacao (site onde se podem encontrar os links para a documentação relevante e atualizada sobre
o RPC)
PUB
transversal de ensaio e de classificação da
reação ou da resistência ao fogo, embora mantendo a diversidade de requisitos de desempenho consoante a sua tradição ou critérios de
segurança considerados aceitáveis.
Em Portugal, a adoção da nova classificação
europeia permitiu definir ou reequacionar
algumas das exigências regulamentares que
envolvem soluções de isolamento térmico
da envolvente dos edifícios, nomeadamente
os sistemas ETICS e as fachadas ventiladas.
Sem dúvida que se contribuiu (com o apoio e
uma maior atenção por parte das entidades de
licenciamento e de fiscalização) para minimizar o risco associado a soluções inaceitáveis,
desadequadamente ou não classificadas.
Todavia, reconhece-se que estas soluções,
ou ainda outras para isolamento pelo interior
– todas elas suscetíveis de vulgarização na
reabilitação térmica – necessitam de mais
suporte técnico e legislativo.
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JULHO/AGOSTO 2014
/ i b e r f i b ra n
51
52_53 betão estrutural
A ARTE NO PROJETO DO BETÃO ESTRUTURAL
José Manuel Noronha da Câmara, Sócio-gerente da JSJ, Lda.
Professor Associado IST e Coordenador da Especialização de Estruturas da OE
Pode parecer estranho que comece por denominar, logo no título, a engenharia de estruturas e, em particular, a do betão estrutural
de Arte. A palavra arte, que vem do latim ars,
queria dizer técnica e/ou habilidade e estava
também ligada às manifestações de ordem
estética e comunicativa. Embora o conceito
de arte tenha sofrido um grande evolução ao
longo dos tempos, a sua etimologia remete-nos
para uma ideia essencial de técnica ou habilidade que está implícita nos projetos de betão
estrutural. Com uma parte grande da minha
vida dedicada a esta arte, em diferentes vertentes, atravessando a investigação, o ensino
e o projeto, creio poder afirmar, sem dúvidas,
que apesar de não sermos acompanhados pela
sociedade em geral, sou apoiado, por muitos
colegas, nesta convicção.
A nossa atividade começa na conceção
estrutural e aqui, inseridos em equipas pluridisciplinares, tentamos integrar as soluções
a desenvolver nos objetivos dos donos de
Obra, Instituições Públicas, Promotores Privados ou diretamente de outros projetistas,
em particular dos arquitetos. Como viabilizar
soluções que pretendem cumprir as suas funcionalidades, com valorização estética e com
uma solução estrutural e economicamente
eficiente? Na fig. 1 ilustram-se exemplos do
Viaduto Urbano do Eixo Norte/Sul e da Torre
pertencente ao Núcleo Judiciário no Parque
das Nações, em que estes aspetos da conceção inicial foram importantes. Se esta é talvez
a componente mais nobre da atividade, e para a
qual os anos de envolvimento, se vividos intensa e interessadamente, são uma importante
mais-valia, o certo é que esta vertente não é
mais do que o início da nossa ação.
No início é importante a definição de uma boa
solução base, tendo presente a eficiência
estrutural do ponto de vista da qualidade da
resposta às funções para que está prevista e
da competitividade económica. O betão estrutural, englobando as suas recentes evoluções
a nível do melhoramento da sua performance,
é e continuará a ser um material chave para
encontrar essa solução, associado, quando
per tinente, à integração do pré-esforço.
Repare-se que não me refiro à procura de
soluções ótimas, como muitas vezes digo aos
meus alunos, mas de boas soluções e, como é
interessante nesta arte verificar que, muitas
vezes, duas formas diferentes de equacionar
uma situação podem facilmente ser duas boas
soluções.
Depois há uma fase do projeto, por vezes
denominada com um pendor crítico como
sendo dos “calculistas”, que é a da análise
detalhada e perceção concisa do encaminhamento das cargas na estrutura prevista e dos
seus efeitos, quer a nível da distribuição das
tensões quer das deformações. Nesta matéria
> Figura 1: Soluções estruturais concebidas com preocupações de integração estética e eficiência económica.
52
MAIO/JUNHO 2014
é curioso explicar, em particular a quem está
mais afastado desta arte, quais são as nossas
preocupações fundamentais de segurança,
ou seja, garantir a não rotura da estrutura
com uma certeza “quase” inquestionável e
assegurar que as características do comportamento, em situações correntes, satisfazem
as exigências funcionais da obra em causa e
com a durabilidade adequada. Neste contexto
de verificação da segurança, a compreensão
clara sobre a forma diferente como o betão
estrutural responde a diferentes tipos de
ações, as cargas gravíticas, as deformações
impostas ou a ação sísmica são, ainda hoje,
um desafio nesta arte. A utilização e interpretação correta dos resultados das ferramentas
computacionais potentes hoje disponíveis
não é simples.
Na atividade de projeto há que saber questionar opções anteriores, revê-las e mudá-las, se
for caso disso. Muitas vezes, a nossa energia
pode ser mal despendida, em “cálculos” que
não levam a “bom porto”, porque a solução em
causa é menos adequada. No processo do projeto nunca se devem fechar, completamente,
etapas anteriores, mas sim ir questionando-as
mentalmente e/ou por avaliações de segurança mais detalhadas. Há que saber avançar
tão rápido quanto possível, mas controlando
e questionando as opções anteriormente
tomadas.
Só com dedicação ao trabalho com uma vivencia envolvente e interiorizada, a atividade
ganha relevância para o enriquecimento da
experiência como engenheiro de estruturas.
Não posso deixar de referir o quanto as
indicações regulamentares podem orientar
menos bem opções de colegas da arte. Na
fig. 2, mostra-se o edifício do Hospital de
Cascais, em que a estrutura é contínua
num comprimento de mais de 100 metros,
muito mais robusta sismicamente, quando
os regulamentos atuais orientariam para
adoção de juntas estruturais afastadas da
ordem dos 30 metros, com vários tipos de
inconvenientes. Para além disso a quantidade
> Figura 2: Vista Geral do Hospital de Cascais com dimensões significativas e
concebido com minimização de juntas estruturais.
a qual deveria haver condições de poder ser
apreciada no futuro. Na fig. 3 estão ilustrados
os pilares adotados para uma infraestrutura
de transporte urbano ligeiro no Concelho de
Oeiras, em que a geometria definida para os
pilares tem uma lógica estrutural, funcional
e estética, e onde se mostra um desenho
de detalhe da arte de pormenorização das
armaduras. Só que, para já, o betão não é trans-
parente... e essa vertente da nossa arte fica
escondida para a generalidade das pessoas.
É preciso valorizar a nossa Arte e fazer a sociedade perceber que o engenheiro de estruturas
em geral e do betão estrutural em particular,
não é aquele inevitável colaborador que tem de
fazer umas contas para que se possa construir
e que pouco pode trazer à eficiência, à estética,
à segurança e à economia da obra.
PUB
e, por vezes, complexidade dos documentos
regulamentares, podem contribuir para enlear o engenheiro nas suas congeminações
de forma que, a certa altura, não sabe, em
termos físicos, que avaliações de segurança
está a fazer e porquê. Nessa altura deixa de
ser engenheiro e torna-se “aquele calculista”
cheio de automatismos que, como referido
acima, por vezes, nos acusam de ser.
Não se pode deixar de referir quão útil são, nos
tempos correntes, as ferramentas de análise
das estruturas, permitindo uma fiabilidade das
nossas opções, sem precedentes em relação
a um passado não muito distante. No entanto,
não há bela sem senão, e é preciso reforçar o
perigo que é ter engenharia a ser produzida
automaticamente, por programas, sem avaliações intermédias dos engenheiros. Quantas
asneiras se fazem, hoje em dia, por acreditar
que os computadores resolvem os problemas?
Eles não são mais que ferramentas, cujos resultados têm de ser cuidadosamente avaliados
pelos engenheiros e, assim, nos valorizamos e
crescemos na nossa arte.
Finalmente, uma não menos importante fase
da nossa Arte de projetistas de betão estrutural é preparar e desenvolver os desenhos com
todo o cuidado e dedicação. É a partir destes
que o nosso projeto vai ser construído. Não esqueçamos que, na obra, os elementos de referência são as denominadas peças desenhadas
que devem ser cuidadosamente pensados de
tal maneira que quem depois queira construir
possa definir a geometria, nos seus mais pequenos pormenores, e saber que armaduras
adotar e como as dispor, recorrendo o menos
possível a informação escrita. Há, nalguns
casos particulares, desenhos de disposição
de armaduras que são, em si, obras de arte,
com um detalhe e uma lógica estrutural, para
> Figura 3: A arte na Conceção, na compreensão do encaminhamento das cargas e na
pormenorização das armaduras nos pilares de um Sistema de transporte ligeiro urbano.
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MAIO/JUNHO 2014
53
54_55 alvenaria e construções antigas
ANÁLISE COM GPR DA CONSTITUIÇÃO DE
CHAMINÉS INDUSTRIAIS EM ALVENARIA
Francisco M. Fernandes, ISISE, U.Lusíada de Vila Nova de Famalicão
O património industrial português está invariavelmente ligado à indústria têxtil, que teve, no
passado, uma forte atividade, especialmente
no norte de Portugal. Hoje em dia, o que resta
de muitas dessas indústrias são os edifícios
em avançado estado de degradação e as
suas chaminés características em alvenaria
de tijolo. Hoje, essas chaminés representam
um património industrial valioso, assim como
um património artístico e paisagístico muito
relevante. Efetivamente, a presença destes
“canudos” por entre o arvoredo ou no centro
das cidades é uma atração forte e um símbolo
da atividade que se produzia nesse local (ver
Figura 1). Atualmente, tem-se observado a
reutilização desses espaços para outro tipo
de atividades. Assim, torna-se necessário proceder à reabilitação dessas estruturas. Esta
breve comunicação irá debruçar-se sobre a
análise que pode ser realizada e os resultados
que podem ser obtidos aquando da inspeção
dessas chaminés através de georadar.
O georadar é um método não destrutivo e não
invasivo para a avaliação de determinadas
propriedades de estruturas em alvenaria, entre
outros [1]. Esta técnica permite, de maneira
muito eficaz, determinar vários parâmetros
geométricos, tais como a espessura de paredes
[3], a deteção de panos de alvenaria [3,4], etc.
assim como a deteção de anomalias e/ou danos.
As chaminés de alvenaria são geralmente
constituídas por fiadas de tijolo maciço, colocados na horizontal. No entanto, não existe
(a)
(b)
bibliografia que mostre como estas estruturas
eram construídas, sendo que, antigamente, as
chaminés eram construídas no local por reconhecidos mestres que as faziam “à medida”.
Assim, a manutenção e reparação deste tipo
de estrutura revela-se um grande desafio,
tendo em conta os requisitos estruturais de
segurança atuais e a necessidade de perceber como é que a estrutura funciona para a
determinação de uma intervenção segura,
mas económica. Nesse sentido, determinar
com precisão a sua geometria, a constituição
das suas paredes e a existência de prováveis
zonas deterioradas é primordial, tanto mais
que estes fatores influenciam decisivamente
o seu comportamento estrutural, o que irá ditar
as possíveis medidas de reforço, quer do ponto
de vista técnico quer económico.
Nesta comunicação são relatados os casos
de duas chaminés que foram observadas com
recurso ao georadar com o intuito de conhecer
as suas características geométricas, entre
outras. São elas a chaminé da Fábrica do Teles,
em Santo Tirso, e a chaminé da zona industrial
de Couros, em Guimarães. Ambas as estruturas
são hoje locais de estudo, eventos culturais e
exposição. Relativamente à primeira, é uma
chaminé bastante alta (mais de 76 m de altura), apresentava curvatura acentuada e danos
relevantes na extremidade de topo e fendas ao
longo de todo o corpo. O equipamento a utilizar
foi escolhido tendo em conta a variação das
espessuras a detetar (que variavam entre 0.30
(c)
> Figura 1: Exemplos de chaminés industriais em alvenaria de tijolo: (a) Cerâmica Rosa de Alvarães, em Viana do Castelo,
(b) Fábrica do Teles, Santo Tirso e (c, d) chaminé na zona de Espinho.
54
JULHO/AGOSTO 2014
e 1.10 m), a precisão necessária, a exequibilidade das leituras e o manuseamento e transportabilidade do sistema. Nesse sentido, foi
escolhida a antena de 800 MHz. Alguns radargramas podem ser analisados nas Figuras 2 e 3
e ilustram a variação de espessura em altura
e a espessura radial. Em todas as leituras
foi possível verificar que as várias secções
transversais da chaminé apresentavam uma
relativa homogeneidade em termos materiais
e em termos de geometria horizontal. Relativamente à variação da espessura na vertical,
verificou-se que está distribuída por troços
de espessura relativamente constante (cinco
troços) e que o seu valor vai diminuindo com
a altura. Um dos pontos onde se verifica essa
variação está ilustrado na Figura 2.
Convém aqui analisar com algum cuidado
algumas situações. A leitura radial (Figura 3)
é efetuada de maneira a que a antena fique
tangente à superfície. Assim, os radargramas
parecem indicar que, em determinadas áreas
a espessura é irregular devido, provavelmente
à erosão inerente ao uso. Igualmente de notar
algumas zonas onde não houve reflexão da
superfície. Esse facto parece indicar a presença
de um material que absorve a radiação eletromagnética emitida pela antena, muito provavelmente cinza (facto também ocorrido em [5]).
Relativamente à segunda, trata-se de uma
chaminé de pequeno porte com danos estruturais significativos na base. Nesta situação
foram utilizadas duas antenas (1.6 GHz no topo
e 800 MHz na base) consoante a espessura
espectável. Neste caso, a informação obtida foi
similar. Notem-se os radargramas ilustrados
na Figura 4. No radargrama vertical é possível
observar a alteração da espessura da parede
da chaminé. No perfil horizontal, efetuado na
base da chaminé, é possível observar uma
linha horizontal correspondente à camada de
tijolo exterior, indiciando que, em determinadas zonas os tijolos não estão ligados, sendo
unicamente uma camada de revestimento. Resulta evidente que este tipo de detalhe é muito
importante para qualquer ação de reforço ou
estudo do comportamento estrutural.
AGRADECIMENTOS
O autor agradece o apoio da Fundação para a
Ciência e Tecnologia através do projeto de investigação “Técnicas melhoradas e inovadoras
para o diagnóstico e a monitoração da alvenaria histórica”, PTDC/ECM/104045/2008. O
autor também quer deixar um agradecimento
especial ao Fernando Pedro Ferreira da Silva
Ribeiro, aluno de arquitetura na Universidade
Lusíada de Vila Nova de Famalicão, pelas
numerosas e interessantes conversas sobre
esta temática.
> Figura 2: Exemplos de perfis de georadar verticais em várias posições ao longo da chaminé,
incluindo um radargrama exibindo o ponto onde a espessura da parede da chaminé varia.
REFERÊNCIAS
> Figura 3: Exemplos de perfis de georadar horizontais em várias posições ao longo da chaminé.
> Figura 4: Exemplos de perfis de georadar que mostram a alteração de espessura (verticalmente) e as camadas
constituintes (horizontalmente).
PUB
[1] Daniels, D.J. (2004). “Ground Penetrating Radar – 2nd
Edition.” Radar, sonar, navigation and avionics series
15, IEE, London, UK, ISBN 0-86341-360-9, 726p.
[2] Fernandes, F.M., Ramos, L.F., Manning, E., Ferreira, J.,
Mendes P. (2013). “Multi-technique approach for the
assessment of historical masonry constructions.” Em
10th International Conference on Damage Assessment
of Structures (DAMAS 2013), 8 th-10 th July, Dublin, Ireland. Biswajit Basu (Ed.) Key Engineering Materials,
Vol 569-570, pp. 1249-1256.
[3] Alves, C., Vasconcelos, G., Fernandes, F.M., Silva, S.
(2014). “Deterioration of the granitic stone at Misericórdia chapel in Murça (northern Portugal).” Em REHAB
2014 – International Conference on Preservation,
Maintenance and Rehabilitation of Historic Buildings
and Structures (REHAB 2014), 19 th-21th March, Tomar,
Portugal.
[4] Vasconcelos, G., Fernandes, F.M., Alves, C., Ramos, L.F.
(2014). “Assessment of the stability conditions of an
ancient stone masonry tower.” Em REHAB 2014 – International Conference on Preservation, Maintenance
and Rehabilitation of Historic Buildings and Structures
(REHAB 2014), 19 th-21th March, Tomar, Portugal.
[5] Binda, L.; Cantini, L.; Fernandes, F.; Saisi, A.; Tedeschi,
C.; Zanzi, L. (2004). “Diagnostic investigation on the
historical masonry structures of a castle by the
complementary use of non destructive techniques.”
13th International Brick and Block Masonry Conference,
Amsterdam, the Netherlands, 10p.
JULHO/AGOSTO 2014
55
56
sustentabilidade
ECO-INOVAÇÃO PARA O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
Carlos Borrego, Professor Catedrático, Diretor do Dep. Ambiente e Ordenamento, U.Aveiro
A análise da literatura académica, não académica e governamental identificou várias
maneiras diferentes de aplicar os termos
desenvolvimento sustentável e sustentabilidade (J. Rockström, 2014). Que o conceito
de desenvolvimento sustentável e o qualificativo sustentabilidade têm sofrido abusos,
foi recentemente reconhecido pela “mãe”
destes termos, a norueguesa Gro Harlem
Brundtland, ex-primeira-ministra da Noruega
e coordenadora da Comissão que em 1987
produziu o relatório “Nosso Futuro Comum”,
onde o conceito foi evidenciado.
Na abertura do Fórum Mundial de Sustentabilidade, em Manaus, à pergunta «A senhora
cansou-se do termo “sustentabilidade”?», Gro
Brundtland respondeu de modo categórico: “A
expressão é desenvolvimento sustentável”.
Nos últimos dez anos, as pessoas (cientistas
e outros) começaram a usar “sustentabilidade”
como forma alternativa. Diz Brundtland, que
sempre teve cuidado em não usar a palavra
“sustentabilidade” sozinha, enquanto conceito, já que precisamos de sustentabilidade em
diversas áreas, mas também precisamos de
desenvolvimento sustentável.
Percebemos, portanto, que devemos focalizar
o nosso esforço no conceito de desenvolvimento sustentável, o qual é usado em diversas
situações. Do ponto de vista organizacional,
Schaltegger e Wagner (2008) destacam o crescimento do desenvolvimento sustentável na
gestão das organizações. Para esses autores,
com a introdução de abordagens inovadoras,
os empresários e gestores podem moldar os
mercados, e consequentemente a sociedade,
proporcionando melhorias organizacionais,
mas também técnicas, produtos e serviços
que podem ser vendidos no mercado com sucesso, uma vez que a inovação exige objetivos
ambientais, económicos e sociais.
No entanto, o conceito de inovação é bastante
variado, dependendo, principalmente, da sua
aplicação. De forma sucinta, inovação é a
exploração, com sucesso, de novas ideias. Na
União Europeia, e em resposta à crise econó-
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JULHO/AGOSTO 2014
mica e financeira, a estratégia Europa 2020
reforçou a capacidade da UE para a inovação,
garantindo um crescimento inteligente, sustentável e inclusivo. Os objetivos da estratégia
estão a ser implementados através de diversas
iniciativas emblemáticas que dão resposta aos
principais desafios.
A iniciativa emblemática «União da Inovação» apresentou um plano de ação sobre
ecoinovação, entendida como qualquer forma
de inovação que permite ou visa progressos
significativos demonstráveis na consecução
do objetivo de desenvolvimento sustentável,
através da redução dos impactos no ambiente,
do aumento da resiliência às pressões ambientais ou de uma utilização mais eficiente e
responsável dos recursos naturais.
A ecoinovação está intimamente ligada à forma
como utilizamos os recursos naturais e aos
nossos modos de produção e consumo. Os
benefícios ambientais, sociais e comerciais
previstos da generalização da ecoinovação
podem ser consideráveis. As ecoindústrias
europeias já constituem um setor económico
importante, com um volume de negócios anual
previsto de 319 mil milhões de EUR, cerca de
2,5% do produto interno bruto da UE (IDEA and
Ecorys, 2009). Nos últimos dois anos, 45%
das empresas europeias ativas nos setores
do fabrico, da agricultura, da água e dos serviços alimentares contribuíram para a ecoinovação e beneficiaram desta. Em Portugal,
identificaram-se 15% de empresas ativas nos
setores da cortiça, mar, agricultura, água e
telecomunicações.
Um recente inquérito do Eurobarómetro (2011)
sobre as atitudes das PME europeias em relação à ecoinovação mostra que a incerteza
da procura do mercado e da rentabilidade do
investimento são dois dos principais obstáculos, ao passo que os preços elevados da
energia e dos materiais, as novas normas e
regulamentações e o acesso ao conhecimento
constituem os principais fatores impulsionadores da ecoinovação.
Por isso, as medidas em curso da regulamentação dos incentivos, da contratação
pública e privada e das normas e objetivos de
desempenho, podem contribuir para reforçar
e estabilizar a procura de ecoinovação no
mercado. Devem igualmente ser mobilizados
recursos financeiros suplementares, nos programas operacionais do Portugal 2020, para
investimento em ecoinovação e são necessárias medidas políticas para diminuir e gerir os
riscos para os empresários e os investidores.
Uma estratégia de longo prazo, baseada na
I&I (Investigação e Inovação) e no estabelecimento de parcerias, reforçará a ecoinovação,
aumentando a massa crítica necessária para
a inovação, garantindo o intercâmbio de ideias
e boas práticas e criando redes e relações
comerciais, dando consistência e fomentando
o desenvolvimento sustentável.
BIBLIOGRAFIA
– Eurobarómetro (2011): Attitudes of European
entrepreneurs towards eco-innovation, Flash n.º
315, Bruxelas.
– IDEA Consulting and Ecorys (2009): Study on
the competitiveness of the EU eco-industry, EC,
Brussels.
– Rockström, J (2014): World Development on
a Stable Planet, to be presented at IARU Sustainability Science Congress, Oct 22nd–24th,
Copenhagen, Denmark.
– Schaltegger, S. e Wagner, M. (2008): Types of
sustainable entrepreneurship and conditions for
sustainability innovation: from the administration
of a technical challenge to the management of an
entrepreneurial opportunity. In: Wüstenhagen,
Rolf; Hamschmidt, Jost, Sharma, Sanjay and Starik,
Mark. Sustainable innovation and entrepreneurship. Cheltenham, UK, pp. 27-48
45_46 notícias
dinamização do cluster habitat sustentável
Promovido pela Plataforma para a Construção
Sustentável, como entidade gestora do Cluster
Habitat Sustentável, está em curso o projeto de
“Dinamização e Internacionalização do Cluster
Habitat Sustentável” (projeto SIAC nº40969,
apoiado pelo COMPETE). O projeto decorre até
dezembro.
A iniciativa envolve uma abordagem inovadora
à internacionalização, baseada num processo
de criação de negócios junto de mercados de
valor acrescentado, visando uma ação comercial concertada por parte de 5 grupos da
fileira do habitat em segmentos de mercado
internacionais como os de fornecimento ou
construção de hotéis, hospitais, escolas,
empreendimentos urbanísticos e ainda infraestruturas do setor do ambiente.
As empresas participantes terão acesso ao
ranking e comparação entre 33 mercados
internacionais prioritários e seus segmentos
de mercado selecionados, ao envolvimento nos
processos de decisão de internacionalização
com potenciais parceiros de competências
complementares e sinérgicas e a metodolo-
gias avançadas de Competitive Intelligence,
capazes de reduzir os riscos e incertezas da
Internacionalização, bem como reforçar a
certeza na aplicação das melhores estratégias
para cada um dos mercados de elevado potencial selecionados pelos empresários. Estas
empresas terão, também, acesso a contactos
privilegiados dos Mercados de elevado potencial e seus centros de decisão, para potencial
efetivação de negócios.
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exportações do setor metalúrgico e metalomecânico atingem
o valor mais alto de sempre em maio
Os dados são da Associação dos Industriais Metalúrgicos, Metalomecânicos e
Afins de Portugal (AIMMAP), e relatam um
crescimento de 6,5 por cento relativamente a
maio de 2013. Nos primeiros cinco meses do
ano, as vendas ao exterior já atingiram o valor
recorde de 5672 milhões de euros.
Estes números representam, também, um
crescimento de 9,9 por cento em relação a
abril, sendo de salientar que as exportações
do setor cresceram pelo quarto mês consecutivo relativamente aos meses homólogos
do ano anterior.
À semelhança do que já tinha sucedido
em abril, os números de maio assentam
especialmente nas transações com os
países da União Europeia, com destaque
para Espanha, Alemanha, França e Reino
Unido. Aliás, o peso percentual das vendas
para os restantes países da União Europeia foi exatamente igual ao verificado no
mês de abril, tendo ascendido a 71% das
vendas totais do setor.
O índice que mede a evolução do nível de atividade das empresas a operar no segmento da
Reabilitação Urbana registou um crescimento
de 23,8% em junho, face ao mês anterior. Esta
melhoria no Indicador de Atividade foi acompanhada por um aumento de 2,4% do índice que
mede a evolução da Carteira de Encomendas,
com o número de meses de atividade assegurada neste segmento a superar, pela primeira
vez, os 5 meses.
Nos primeiros 5 meses de 2014, foram licenciadas, pelas Câmaras Municipais, 2.975
obras de reabilitação urbana, das quais 1.477
respeitam a edifícios habitacionais e 1.498
a edifícios não residenciais. Estes números
traduzem, em termos homólogos, uma redução global de 2,2%, uma redução de 4,1% nos
edifícios habitacionais e uma estabilização no
licenciamento dos edifícios não residenciais.
Considerando apenas o mês de maio, as licenças
emitidas para obras de Reabilitação registam
um aumento homólogo de 5,8%, em resultado
de um aumento de 13,5% das licenças emitidas
para a reabilitação de edifícios não residenciais.
www.aiccopn.pt
O setor metalúrgico e metalomecânico
exportou, no passado mês de maio, um
total de 1.266 milhões de euros, o que
constituiu o mais elevado valor mensal
de exportações desta indústria desde
que há registos detalhados sobre o tema.
JULHO/AGOSTO 2014
57
notícias
utilização de cortiça em revestimentos multifuncionais
Um projeto desenvolvido em parceria entre
a Universidade de Aveiro e a Amorim Cork
Research & Services e apoiado pelo Compete
tem como objetivo incorporar cortiça em
revestimentos.
Tradicionalmente a proteção de substratos
metálicos efetua-se através da aplicação de
revestimentos poliméricos contendo pigmentos anticorrosivos. O revestimento polimérico
atua como barreira protetora, evitando o
contacto direto entre o substrato e o exterior
(proteção passiva), enquanto os pigmentos
anticorrosivos previnem e inibem a corrosão
quando a barreira do revestimento falha (pro-
teção ativa). Tradicionalmente, inibidores como
sais à base de cromatos eram adicionados
às formulações para prevenir a corrosão. No
entanto, esses aditivos foram banidos do mercado devido à sua alta toxicidade e potenciais
efeitos cancerígenos.
Este projeto aposta na utilização da cortiça
como material ecológico e altamente sustentável para ser incorporado em revestimentos.
os objetivos passam por desenvolver novos
revestimentos multifuncionais usando a cortiça como produto de enchimento, otimizar a
compatibilidade físico-química da cortiça com
a formulação dos revestimentos utilizados,
usar a cortiça como reservatório de inibidores
de corrosão e incorporá-la em revestimentos
multifuncionais e, por fim, caracterizar e
avaliar os revestimentos multifuncionais
desenvolvidos. Ao incorporar cortiça como
material de enchimento num revestimento,
este ficará dotado das suas propriedades de
impermeabilidade a líquidos e gases. É também
possível usar a cortiça como reservatório de
espécies ativas, nomeadamente inibidores
de corrosão, uma vez que a cortiça possui na
sua constituição estrutural uma quantidade
significativa de poros, onde poderão ser imobilizados os inibidores de corrosão.
www.pofc.qren.pt
grupo ramos ferreira ganha obra em moçambique
O Grupo Ramos Ferreira vai ser responsável, em parceria com a empresa
ECV Moçambique, pelas Instalações Elétricas, AVAC, Telecomunicações
e Gestão Técnica Centralizada da sua primeira obra em Moçambique.
Trata-se da segunda fase do Edifício Platinum em Maputo, um investimento de cerca 40 milhões de euros, cuja empreitada de Construção
Civil está a cargo da Mota-Engil.
Uma tecnologia para Tablet com sistema operativo Android, que rapidamente faz o diagnóstico das patologias dos pavimentos das redes
rodoviárias, designada por iRoad (inspection
of ROADS), foi idealizada por uma equipa de investigadores do Departamento de Engenharia
Civil da Universidade de Coimbra (UC).
58
JULHO/AGOSTO 2014
Projetado pelo arquiteto Frederico Valsassina, o Edifício Platinum inlcui
uma fusão de Residências (Platinum Residences), Escritórios (Platinum
Corporate) e Lojas (Platinum Shops) num só edifício. Apresenta-se como
um edifício multifuncional, flexível e sustentável do ponto de vista ambiental. As especialidades adjudicadas arrancaram no passado mês de
julho e a sua conclusão está prevista para o segundo semestre de 2015.
O iROAD, também conhecido por “Dr. Road”,
“permite fazer o diagnóstico das patologias dos
pavimentos (fendilhamento, pele de crocodilo,
covas, peladas, etc.) ou de outras componentes
da rede rodoviária (sinalização, passagens
para peões, drenagem, etc.). Trata-se de uma
ferramenta portátil de custo reduzido, com
teclados virtuais configuráveis em função do
que se pretende inspecionar/auscultar, com
possibilidade de anexar imagens, vídeos,
comentários escritos ou falados”, afirma o coordenador científico do projeto, Adelino Ferreira.
O iROAD é constituído por vários módulos
divididos por Elementos – características da
estrada que se pretendem inspecionar/auscultar; Teclados – configuráveis em função dos
elementos que se pretendem avaliar; Secções
e Levantamentos – onde se definem as secções e, posteriormente, se faz o levantamento;
Importação e Exportação – para interagir com
outras ferramentas, como o SIGPAV, um Sistema Informático de Gestão da Conservação de
Pavimentos para computador.
O sistema, desenvolvido em parceria com a empresa informática Byline Solutions no âmbito
do projeto MODAT – Multi-objective DecisionAid Tool for Highway Asset Management,
financiado pelo Programa Operacional Fatores
de Competitividade (COMPETE) no âmbito do
Quadro de Referência Estratégica Nacional
(QREN) e pelo Fundo Comunitário Europeu
FEDER, encontra-se em fase de protótipo.
notícias
volvo estuda tecnologia rodoviária de carregamento
de veículos elétricos
A Volvo, fabricante de automóveis, autocarros e equipamento de construção, está a desenvolver
uma tecnologia rodoviária cujo objetivo é permitir aos autocarros urbanos, elétricos e híbridos
carregarem automaticamente as suas baterias durante a circulação.
© VOLVO GROUP
O sistema está a ser desenvolvido em cooperação com a Administração de Transportes da Suécia,
e utilizará tecnologia de indução para a transmissão de energia desde o pavimento da estrada
até à base do chassis dos veículos.
As baterias dos veículos estarão em constante carregamento, não sendo necessário parquear os
autocarros para reabastecimento energético, o que permitirá a utilização de baterias de menor
autonomia e de mais reduzida dimensão e proporcionará poupanças tanto a nível de custos de
operação como a nível ambiental.
Um trecho de teste de 500 metros será brevemente construído no trajeto entre Chalmers e
Lindholmen, em Gotemburgo, que será batizado de ElectriCity.
PUB
engenhariacivil.com
JULHO/AGOSTO 2014
59
60_63 mercado
pattex cx para reparações urgentes de
colagem e preenchimento
A Henkel acaba de lançar no mercado profissional da construção a sua nova argamassa
adesiva Pattex CX10, um produto pronto a
usar em diferentes materiais como cerâmica,
madeira, alvenaria e em múltiplas aplicações,
especialmente desenvolvido para permitir
reparações rápidas de colagem e preenchimento.
A utilização da argamassa tradicional é pouco
versátil e tem algumas limitações na resolução
rápida e eficiente de problemas e necessidades específicas das pequenas obras e reparações na construção. Como solução, a Henkel
propõe a argamassa adesiva multimateriais
Pattex CX10, um produto que, de acordo com
a empresa, é extremamente versátil e pode ser
aplicado sob qualquer condição, mesmo com
temperaturas baixas e níveis de humidade ele-
vados. Os seus usos vão desde a reparação de
pavimentos de madeira e o preenchimento de
fissuras à colagem de sanitários ou aplicação
de telhas ou painéis de pladur.
A argamassa adesiva Pattex CX10, já disponível no mercado em embalagens de 850 ml, é
muito fácil e rápida de aplicar com uma pistola
especial para espuma, garante a Henkel.
Outras características destacadas pela
Henkel são o poder de fixação, a secagem
muito rápida (cerca de 2 horas) e um elevado
poder de expansão e preenchimento (muito
útil para superfícies irregulares). Este produto
permite manter um elevado controlo quando
se expande, não se expandindo tanto quando
são colocadas barreiras, o que permite obter
melhores resultados e acabamentos muito
mais perfeitos.
A argamassa adesiva Pattex CX10 caraterizase por ser um adesivo expansivo universal
de poliuretano monocomponente, que não
contém CFC’s e endurece em contacto com a
humidade. Possibilita a eliminação de pontes
térmicas e possui os elevados padrões de
força aderente próprios da argamassa para
alvenaria (EN 998-2).
www.pattex.pt
schlüter®-kerdi: quadrícula impressa para uma instalação mais fácil
Com a nova quadrícula impressa, que inclui o lote de produção, a manipulação da lâmina Schlüter®-KERDI é mais
fácil, segura e simples.
Prático: O indicador contínuo informa sobre a quantidade
de material restante no rolo.
60
JULHO/AGOSTO 2014
Com uma nova e prática quadrícula, a lâmina de impermeabilização Schlüter®-KERDI é mais fácil
de instalar, de acordo com a empresa. Este inteligente sistema ajuda a cortar no rolo a medida
necessária de um modo fácil e simples.
Devido à informação impressa na lâmina, o aplicador está informado a todo o momento sobre
a quantidade de material restante no rolo. Além disso, a quadrícula impressa proporciona uma
ajuda prática para a execução uniforme das sobreposições entre lâminas e/ou bandas de impermeabilização.
Outra novidade é a impressão do número de fabrico em cada rolo. Isto facilita a rastreabilidade
do produto e indica que o material foi aprovado com êxito nos mais exigentes controlos de
qualidade para sistemas de impermeabilização.
A introdução da nova lâmina impressa vai ser feita progressivamente, e em breve estará disponível em todas as longitudes de fornecimento da lâmina de impermeabilização Schlüter®KERDI-200.
O sistema de impermeabilização Schlüter®-KERDI é utilizado há mais de 25 anos para a colocação de cerâmica ou pedra natural. É um sistema rápido e simples de aplicar, que oferece a
maior segurança e garantia, através da espessura uniforme e do adesivo de selagem das juntas
Schlüter®-KERDI-COLL. Além disso, estão disponíveis peças especiais, como peças de ângulo
e de remate a tubagens, que permitem soluções inteligentes, para os detalhes de construção
mais críticos.
www.schluter.pt
mercado
A série de peneiras TS caracteriza-se, segundo a Metso, pelo seu design inovador,
composto por duas tecnologias: combinação
de inclinações múltiplas e o movimento elíptico variável. Esta série comprovada está a
ser complementada com a novo crivo TS6.3.
Tal design propicia uma alta velocidade do
material na extremidade de alimentação,
com redução da velocidade na extremidade
de descarga, o que proporciona uma melhor
estratificação. Esta combinação da TS6.3
aumenta a eficiência e a capacidade do crivo.
A série de crivos TS da Metso oferece maior
espaço entre os decks, o que agiliza as intervenções para manutenção com melhores
condições de ergonomia, e atende a todas
as exigências de segurança, de acordo com
a empresa.
Recentemente, a Metso vendeu várias peneiras de inclinações múltiplas de 25 m2 para
mineração, como a TS6.3 para a Ferrostaal na
Mauritânia, e também no setor de construção,
por exemplo, Holcim em Lynwood, Austrália,
Georyt na Polônia, Apaxco no México e também
para Newmont no Peru.
www.metso.com
O novo crivoTS6.3 da Metso possui uma área de crivagem
de 25 m2 .
esmalte aquoso smp acqua da robbialac
SMP Acqua é um esmalte aquoso indicado para madeira e metal que de destaca, segundo a Robbialac,
pelo toque suave, boa opacidade e facilidade de aplicação.
O produto está disponível nos acabamentos Brilhante e Fosco, em branco e em cores claras, médias e afináveis através do Sistema de Tintagem Super Colorizer. SMP Acqua é comercializado em
embalagens de 0,75L e 4L.
Este esmalte aquoso detém, também, a classificação máxima da Qualidade do Ar Interior, A+. O
ensaio realizado pelo Laboratório da Qualidade do Ar Interior (LQAI) revelou que SMP ACQUA não
liberta substâncias nocivas após a secagem.
www.robbialac.pt/smpacqua
cabine de insonorização minitec
O sistema de perfil de alumínio modular da
MiniTec facilita, de acordo com a distribuidora,
Fluidotronica, a construção de dispositivos de
proteção física, como barreiras de segurança,
ou sonoras (isolamento acústico).
A cabine de insonorização pode ser instalada
num curto espaço de tempo, de forma simples,
modular e flexível.
Esta estrutura, que pode ser desenvolvida de
acordo com as suas necessidades, permite
não só reduzir os ruídos - respeitando todas as
normas de saúde e segurança - como também
cria um limite físico - protegendo operários de
zonas potencialmente perigosas.
Estas cabines são caracterizadas pela acessibilidade otimizada, através de portas de
dobradiças simples, portas elevatórias ou
através de janelas para manutenção com
painéis facilmente amovíveis (permite acesso abrangente à área isolada, que facilita a
manutenção). Opcionalmente, é possível o
isolamento térmico.
www.fluidotronica.com
JULHO/AGOSTO 2014
61
mercado
betafence com novas soluções residenciais
A Betafence aposta no segmento residencial ao ampliar duas das gamas do setor
BEKAFOR ESSENTIAL: SEGURANÇA E PRIVACIDADE
Bekafor Essential apresenta-se em 2014 como a extensão da gama de referência a nível de vedações residenciais em painéis, a Bekafor Classic. Fabricadas com arame de aço galvanizado e
plastificado e com nervura de reforço, estas vedações diferenciam-se pela dimensão da malha,
diâmetro do arame e n.º de arames na nervura. Ambos os sistemas combinam durabilidade, rigidez e facilidade de instalação. Para uma privacidade plena, as soluções de privacidade Collfort
e Nevada poderão ser integradas nos respectivos sistemas.
PANTANET ESSENTIAL: DISCRIÇÃO E HARMONIA COM O AMBIENTE
Dependendo do índice de robustez, determinado pela dimensão das malhas e pela espessura
do diâmetro dos arames, e da duração de vida pretendida do produto, os quatro tipos da gama
Pantanet asseguram, segundo a Betafence, qualidade e discrição na delimitação do jardim.
O novo Pantanet Essential e o Pantanet Light designam dois modelos de produtos com uma ampla
variedade de alturas e disponíveis em dois comprimentos.
A malha de reduzidas dimensões do Pantanet Protect e o arame duplo na extremidade superior e
inferior do Pantanet Family são, de acordo com a Betafence, a garantia de uma excelente robustez
e qualidade superior.
www.betafence.pt
A serra de metal GCD 12 JL Professional da Bosch permite, segundo a empresa, um corte em
metal preciso e praticamente sem faíscas, graças ao seu disco “Expert for Steel” desenvolvido
para este fim.
A descoloração e a formação de arestas que podem ocorrer com a utilização de rebarbadoras são
minimizadas ao cortar com a GCD 12 JL Professional da Bosch, eliminando desta forma a necessidade dos frequentes e, muitas vezes demorados, trabalhos de retoque. Além disso, graças ao
baixo nível de faíscas produzido, os profissionais têm uma visão clara da linha de corte. Por outro
lado, o laser integrado permite marcar a linha de corte com exatidão, facilitando, por exemplo, o
corte limpo e preciso em comprimento de tubos e perfis quadrados ou angulares.
Esta ferramenta está equipada com um motor de 2.000 W de 1.500 r.p.m., assegurando cortes
retos em perfis de aço ocos de 100 mm de largura e 100 mm de altura sem dificuldade, segundo
a Bosch. As aparas caem diretamente no coletor removível.
A serra de metal GCD 12 JL Professional da Bosch corta também peças longas com precisão, de
acordo com a Bosch, graças à base de trabalho lateral extensível em alumínio reforçado.
www.bosch.pt
62
JULHO/AGOSTO 2014
mercado
reforço de pavimentos com grelhas termo-aderentes
– ensaios de controlo de execução e qualidade em obra
O aumento de tráfego em carga e em intensidade tem provocado danos nos pavimentos
rodoviários, quer seja por fendilhação de reflexão de fissuras de base, quer seja por fadiga
das camadas de mistura betuminosa. Numa
estratégia de recuperação do pavimento, a colocação de novas camadas betuminosas sobre
camadas existentes fendilhadas, quando aplicadas sem os devidos cuidados no combate à
propagação das fendas existentes, na grande
maioria dos casos resultam em insucessos.
As grelhas pré-betuminadas de anti-propagação
de fendas em fibra de vidro têm vindo a ser
utilizadas com o objetivo de solucionar as
anomalias supracitadas, enquanto as grelhas
pré-betuminadas de reforço de pavimentos em
fibra de carbono são utilizadas para recuperar
estruturalmente os pavimentos rodoviários e
aeroportuários.
Isto resulta no aumento significativo da vida útil
do pavimento e a correspondente diminuição
nos custos de manutenção.
Estas técnicas têm sido usadas na Europa
desde a década de 80, principalmente em
países frios, com ciclos de gelo e degelo, onde
a reflexão de fissuras é mais rápida e danosa.
No entanto, só em 2005 estas técnicas foram
introduzidas em Portugal.
Desde 2005 até aos dias de hoje foram aplicados mais de meio milhão de metros quadrados
de grelhas de reforço de pavimentos. A beneficiação da “A22 lanço da Guia/Nó de Faro Aeroporto” foi a primeira grande obra onde foi aplicado
este tipo de grelhas. Esta obra, projetada pela
Coba, apresentava diversos problemas de
fissuração de difícil resolução e com vários insucessos anteriores. A obra encontra-se realizada
desde 2007 e com um bom comportamento e
desempenho.
No entanto, em Portugal este tipo de tecnologia
ainda tem pouco controlo, quer na execução
quer no seu real desempenho, não só por falta
de ensaios de acompanhamento em obra ou
ensaios laboratoriais, mas também por falta de
uma regulamentação.
Em alguns países europeus, como a Holanda,
Polónia, Alemanha, Suíça e outros, já existe regulamentação ou recomendações de entidades
estatais ou governamentais de estradas. Outra
das preocupações que têm vindo a discussão é
o caráter intrusivo deste tipo de tecnologia, no
que diz respeito à aderência entre camadas.
Num estudo do RILEM de 2013, foi analisada a
importância da aderência entre camadas em
pavimentos flexíveis. Foram também estudados vários métodos de ensaio de controlo de
aderência em obra e laboratório, bem como a
sua relevância para o desempenho dos pavimentos em geral.
Os resultados revelam extrema importância,
como era de esperar, tendo-se concluído que
uma diminuição de aderência entre camadas,
dependendo da sua localização, pode levar a
reduções de durabilidade na ordem dos 90%
relativamente ao que seria esperado em projeto
quando consideramos as camadas ligadas ou
parcialmente aderentes.
Este estudo revela também que um método
relativamente simples, barato e fiável, pode
avaliar em obra a aderência entre camadas
com grande eficiência.Este método de ensaios,
conhecido por método de Leutner modificado,
recentemente transposto pata uma Pré-norma
Europeia, a EN 12697-48, avalia a ligação entre
camadas, determinando, assim, o valor máximo
verificado no momento da rotura, ou seja, na
separação entre camadas em carotes de 150
mm de diâmetro.
Este princípio, aplicado à instalação de grelhas,
é ainda mais importante dado que, sem uma boa
aderência intercalar entre camadas, a grelha
não é realmente acionada. Por outro lado, a grelha, ao dificultar esta aderência, poderá pôr em
causa a resistência à fadiga de toda a estrutura.
“Esta preocupação constante levou a que a
S&P levasse a cabo vários estudos em obra
ensaiados pelo LNEC para a avaliação da aderência entre camadas, utilizando as grelhas prébetuminadas aplicadas por termo-aderência”,
explica o CEO da empresa, Filipe Dourado, que
acrescenta que “os excelentes resultados obtidos contribuíram para uma maior exigência por
parte de alguns Donos de Obra e Projetistas na
elaboração dos seus Cadernos de Encargos, e
onde a exigência de ensaios de aderência, em
provetes retirados aleatoriamente em obra,
começou a ser uma constante.”
Sabe-se que a maior parte das grelhas existentes no mercado não oferecem garantias de
aderência quando ensaiadas em obra. A baixa
taxa de revestimento de betume que estas
grelhas apresentam é a principal razão deste
insucesso que, por sua vez, condiciona a sua
aplicação, excluindo logo à partida a aplicação
por termo-aderência.
Tendo em vista um estudo mais elucidativo,
iniciou-se este ano um DA (documento de aplicação) com o objetivo de orientar e completar
a informação existente sobre o reforço de
pavimentos utilizando estas tecnologias, tais
como o desempenho destas grelhas de reforço,
o método de aplicação e os ensaios a efetuar em
obra, entre outros.
A S&P acredita que este estudo trará uma nova
abordagem a este tema, delineará orientações
úteis a todos os projetistas, donos de obra e
investigadores sobre estas novas tecnologias,
e elevará os níveis de qualidade e aceitação de
materiais de reforço em obra através de um maior
controlo de execução e ensaios simples de rotina.
www.sp-reinforcement.eu
JULHO/AGOSTO 2014
63
eventos
bim international
conference 2014
As JPEE 2014 são dirigidas a todos os
interessados nos domínios da engenharia
de estruturas, do betão estrutural, da
sismologia e da engenharia sísmica. Estas
Jornadas destinam-se principalmente a
projetistas, consultores, empreiteiros ou
produtores
de
materiais
e
componentes
para estruturas, seja como responsáveis
5 as Jornadas Portuguesas
pela
gestão e fiscalização
de obras, seja ainda como intervenientes em atividades
de Engenharia
de Estruturas
de ensino ou investigação.
Encontro Nacional
As Jornadas
de Engenharia de Estruturas (JPEE) têm sido organizadas
Betão Portuguesas
Estrutural 2014
desde 1982 pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) em parceria com
o
Congresso Nacional de
três9associações
nacionais interessadas na engenharia de estruturas: a AssociaSismologia e Engenharia Sísmica
ção Portuguesa de Engenharia de Estruturas (APEE), o Grupo Português de Betão
Estrutural (GPBE) e a Sociedade Portuguesa de Engenharia Sísmica (SPES).
Em 2014, verificando-se a proximidade das datas previstas para o encontro do
GPBE, o congresso da SPES e as 5as JPEE, entendeu-se mais adequada a realização
conjunta dos
três eventos, já que muitos dos assuntos a discutir são do interesse de
Lisboa • LNEC
todas
que
organizam as Jornadas, juntando ainda outras atividades
26 aas
28associações
de novembro de
2014
específicas como a atribuição de prémios.
Líderes da indústria da construção de todo o mundo vão
reunir-se em Lisboa para a segunda edição da Conferência
Internacional dedicada à metodologia Building Information
Modeling (BIM), sob o tema “Desafios a vencer”, a decorrer
nos dias 9 e 10 de outubro, entre as 9h e as 18h30, no Hotel
Olissipo Oriente.
A iniciativa pretende debater e divulgar o BIM, uma nova
tecnologia de suporte à conceção, planeamento, construção
e manutenção de edifícios com vantagens em termos de
eficiência e economia de custos. Vários países impõem já a
sua implementação obrigatória para determinados tipos de
obra, com previsão de que esta obrigatoriedade seja alargada
a países como o Reino Unido ou Singapura até 2015 ou 2016.
O evento, promovido pelo BIMFórum Portugal (movimento
sem fins lucrativos) contará com a presença de especialistas mundiais, líderes do setor da construção, promotores
imobiliários, arquitetos, projetistas e construtores, estando
confirmados participantes um pouco de todo o mundo. Além
da partilha de experiências, pretende-se também proporcionar a prospeção de oportunidades de negócio.
jpee2014.lnec.pt
www.bimforum.com.pt
calendário de eventos
es,
rigidos a:
jpee2014.lnec.pt
BIM INTERNATIONAL
FORUM 2014
Metodologia Building Information
Modeling (BIM)
9 e 10 outubro
2014
Lisboa www.bimforum.com.pt
Portugal
16 outubro
2014
Lisboa Portugal
www.ordemengenheiros.pt
CUSRSO DIMENSIONAMENTO Cofragens e preparação de armaduras 6 a 11 novembro
DE COFRAGENS
2014
Coimbra
Portugal
www.itecons.uc.pt
CINCOS 14
Construção Sustentável e Inovação
13 e 14 novembro
2014
Porto Portugal
www.cincos.pt
III CLA DE CONSTRUÇÃO
Construção metálica sustentável
METÁLICA SUSTENTÁVEL
20 e 21 novembro
2014
Luanda Angola
www.cmm.pt
5AS JORNADAS PORT. DE
ESTRUTURAS
ENG.ª DE ESTRUTURAS
26 e 29 novembro
2014
Lisboa Portugal
jpee2014.lnec.pt
14 AS JORNADAS DE
TECNOLOGIAS AVAC
ENG.ª DE CLIMATIZAÇÃO
As informações constantes deste calendário poderão sofrer alterações. Para confirmação oficial, contactar a Organização.
64
JULHO/AGOSTO 2014
5as Jornadas Portuguesas
de Engenharia de Estruturas
Encontro Nacional
Betão Estrutural 2014
9o Congresso Nacional de
Sismologia e Engenharia Sísmica
Lisboa • LNEC
26 a 28 de novembro de 2014
INFORMAÇÕES
O pedido de obtenção de informações complementares,
bem como o envio de correspondência deverão ser dirigidos a:
JPEE2014
a/c LNEC
Av. do Brasil 101 • 1700-066 LISBOA
tel.: 21 844 32 60 • fax: 21 844 30 25
e-mail: [email protected] • jpee2014.lnec.pt
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