B11 – Caracterização, avaliação e recuperação estrutural
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B11 – Caracterização, avaliação e recuperação estrutural
11 Caracterización, evaluación y recuperación estructural de edificios históricos Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas Characterization, evaluation and structural recovery of historic buildings Boletín Técnico Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde & Humberto Varum Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción - ALCONPAT Int. INTERNACIONAL Elaboración de: INTERNACIONAL PREFÁCIO Com o grande desenvolvimento atual dos meios de comunicação e de transporte, há efetiva possibilidade e necessidade de integração dos profissionais dos países Ibero-americanos, conscientes de que o futuro inscreve-se numa realidade social onde o conhecimento científico e o desenvolvimento tecnológico são as ferramentas corretas a serem utilizadas em benefício da sustentabilidade e qualidade de vida de nossos povos. É missão e objetivo da ALCONPAT (Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción) ser um forte instrumento de união, desenvolvimento e difusão dos conhecimentos gerados pela comunidade da construção civil, com foco nos materiais e na gestão da qualidade de obras em andamento, no estudo dos problemas patológicos, na manutenção, recuperação e proteção do enorme patrimônio construído e na prevenção de falhas de projeto e construção em obras novas. Desde sua fundação no ano de 1991 em Córdoba, Argentina, os membros da ALCONPAT Internacional e de suas delegacias e entidades nacionais, vêm organizando cursos, seminários, palestras e, nos anos ímpares o tradicional e reconhecido congresso científico CONPAT, já realizado de forma itinerante em doze diferentes países de Ibero-américa. Com o objetivo de fortalecer essa integração e valorizar ainda mais a Construção Civil desses países, a ALCONPAT instituiu, em 2011, a “Comisión Temática de Procedimientos Recomendables” sob a profícua coordenação do Prof. Dr. Bernardo Tutikian, ora reconduzido á essa coordenação pela Presidente Profa. Angélica Ayala, eleita na Assembléia Geral do Conselho Diretor ocorrida em Lisboa durante o CONPAT2015, para o período 2015-2017. Essa Comissão tem o objetivo de levantar temas de interesse da comunidade, buscar um especialista que se disponha a pesquisar e escrever sobre o assunto, voluntariamente, e divulgar esse conhecimento na comunidade Ibero-americana. O conteúdo deve ser claro, objetivo, com bases científicas, atualizado e não muito extenso, fornecendo a cada leitor profissional as bases seguras sobre um tema específico de forma a permitir seu rápido aproveitamento e, quando for o caso, constituir-se num ponto de partida seguro para um desenvolvimento ainda maior daquele assunto. O resultado dessa iniciativa foi cristalizado com a publicação dos 10 primeiros textos lançados em forma de fascículos seriados, cuja série ou coletânea se denomina “O QUE É NA CONSTRUÇÃO CIVIL?”. Se tratam de textos conceituais visando o nivelamento do conhecimento sobre as principais “palavras de ordem” que hoje permeiam o dinâmico setor da Construção Civil, entre elas: Sustentabilidade, Qualidade, Patologia, Terapia, Profilaxia, Diagnóstico, Vida Útil, Ciclo de Vida, e outras, visando contribuir para o aprimoramento do setor da construção assim como a qualificação e o aperfeiçoamento de seus profissionais. Por ter um cunho didático, os diferentes temas são abordados de modo coerente e conciso, apresentando as principais etapas que compõem o ciclo dos conhecimentos necessários sobre aquele assunto. Cada fascículo é independente dos demais, porém o seu conjunto constituirá um importante referencial de conceitos utilizados atualmente na construção civil. Estes textos foram escritos exclusivamente por membros da ALCONPAT, selecionados pela sua reconhecida capacidade técnica e científica em suas respectivas áreas de atuação. Os autores possuem vivência e experiência dentro de cada tópico abordado, através de uma participação proativa, desinteressada e voluntária. O coordenador, os autores e revisores têm doado suas valiosas horas técnicas, seus conhecimentos, seus expressivos honorários e direitos autorais à ALCONPAT Internacional, em defesa de sua nobre missão. Estima-se essa doação em mais de 550h técnicas de profissionais de alto nível, a uma média de 50h por fascículos, acrescidas de pelo menos mais 220h de coordenação, também voluntária. Todos os recursos técnicos e uma visão sistêmica, necessários ao bom entendimento dos problemas, estão disponíveis e foram tratados com competência e objetividade, fazendo desta coletânea uma consulta obrigatória. Espera-se que esta coletânea venha a ser amplamente consultada no setor técnico-profissional e até adotada pelas Universidades Ibero-americanas. Esta coletânea é mais um esforço que a ALCONPAT Int. realiza para aprimoramento e atualização do corpo docente e discente das faculdades e universidades, assim como para evolução dos profissionais da comunidade técnica ligada ao construbusiness, valorizando indistintamente a contribuição da engenharia no desenvolvimento sustentado dos países Ibero-americanos. Mérida - México, dezembro de 2015 Prof. Paulo Helene Presidente de Honor ALCONPAT Internacional Prof. Bernardo Tutikian Coordinador Comisión Temática de Procedimientos Recomendables Junta Directiva de ALCONPAT Internacional (bienio dez.2015/dez. 2017): Presidencia: Presidencia de Honor: Vicepresidente Administrativo: Vicepresidente Técnico: Secretario Ejecutivo: Director General: Gestor: Profa. Angelica Piola Ayala Prof. Paulo Helene Arq. Margita Kliewer Profa. Pedro Garcés Terradilos Prof. José Manuel Mendoza Rangel Dr. Pedro Castro Borges Prof. Dr. Bernardo Tutikian Sede permanente ALCONPAT: CINVESTAV Mérida México http://www.alconpat.org Dr. Pedro Castro Borges Presidente Congreso CONPAT 2017 Arq. Margita Kliewer Comisiones Temáticas: Publicaciones Dr. Pedro Castro Borges EducaciónProfa. Liana Arrieta de Bustillos Membrecía Prof. Roddy Cabezas PremiaciónProfa. Angélica Piola Ayala Procedimientos Recomendables Prof. Bernardo Tutikian Relaciones Interinstitucionales Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho Historia ALCONPAT Prof. Dante Domene Boletín de Notícias Arq. Leonardo López Missão da ALCONPAT Internacional: ALCONPAT Internacional es una Asociación no lucrativa de profesionales dedicados a la industria de la construcción en todas sus áreas, que conjuntamente trabajan a resolver los problemas que se presentan en las estructuras desde la planeación, diseño y proyecto hasta la ejecución, construcción, mantenimiento y reparación de las mismas, promoviendo la actualización profesional y la educación como herramientas fundamentales para salvaguardar la calidad y la integridad de los servicios de sus profesionales Visão da ALCONPAT Internacional: Ser la Asociación de especialistas en control de calidad y patología de la industria de la construcción con mayor representatividad gremial y prestigio profesional reconocido internacionalmente, buscando siempre el beneficio social y el óptimo aprovechamiento de los recursos humanos, materiales y económicos para la construcción de estructuras sustentables y amigables con el medio ambiente. Valores de ALCONPAT Internacional: Ciencia, Tecnología, Amistad y Perseverancia para el Desarrollo de América Latina. Objetivos da ALCONPAT Internacional: ARTÍCULO 1.2 del Estatuto. ALCONPAT se define como una asociación sin fines de lucro, cuyos fines son: a) Contribuir al desarrollo científico y técnico de toda la comunidad Latinoamericana relacionada con la construcción y sus materiales, con énfasis en la gestión de la calidad, la patología y la recuperación de las construcciones. b) Actuar como un interlocutor cualificado, tanto de la propia sociedad civil como de sus poderes públicos representativos. c) Promover el papel de la ciencia y la tecnología de la construcción y sus materiales, y contribuir a su difusión como un bien necesario que es para toda la sociedad Latinoamericana y Iberoamericana. 11 INTERNACIONAL ALCONPAT Internacional Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción Boletín Técnico Caracterización, evaluación y recuperación estructural de edificios históricos Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas Characterization, evaluation and structural recovery of historic buildings Esequiel Mesquitaa Esmeralda Paupériob António Arêdec Humberto Varumd 1. Introdução históricas focados para desenvolvimento de novos materiais (CH) podem ser definidas como um grupo de Em termos gerais, construções e sistemas estruturais para aplicações futuras nas construções que sendo fator de identidade de um construções, as CH constituem ainda um campo povo, apresentam um substancial valor cultural pouco explorado. Muitos dos métodos construtivos e para a sociedade. Contudo, o valor cultural de dos materiais empregados nas CH não apresentam uma construção não deve ser associado a um tipo seus comportamentos conhecidos, o que dificulta a específico de método construtivo, ou ao tamanho preservação e reabilitação destas construções. e complexidade do monumento, mas pode estar Assim, estudar as CH é interessante não só como relacionada com a idade desta construção e o papel contribuição direta para a valorização e preservação que ela desempenhou para o desenvolvimento de da memória de uma determinada sociedade, sua sociedade (CIB, 2010). como também permite o desenvolvimento de Ao contrário das construções contemporâneas, técnicas de reabilitação para estas construções em que as propriedades estruturais de seus que, quando eficazmente aplicadas, permitem a componentes serem recolocação destas construções como parte ativa exaustivamente estudadas, além do fato que boa em suas comunidades, e assim para a redução da parte dos esforços científicos atualmente estão necessidade de construção de novas estruturas. e de seus materiais Eng. Civil, Doutorando em Engenharia Civil na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal. E-mail: [email protected] b Eng. Civil, Instituto da Construção, Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal.E-mail: [email protected] c Doutor, Professor Associado na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal. E-mail: [email protected] d Doutor, Professor Catedrático na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal. E-mail: [email protected] a ALCONPAT Int. Neste documento, pretende-se apresentar uma na componente ativa das cidades. proposta de avaliação estrutural para as CH que O método apresentado no presente Boletim contemple desde a etapa de análise documental Técnico: Caracterização, avaliação e recuperação até a caracterização da estrutura e a definição de estrutural de construções históricas – será abordado medidas de recuperação, contemplando assim o com recurso aos casos de estudos desenvolvidos ciclo da reabilitação e, se necessário, com recurso no âmbito do trabalho desenvolvido pelo Instituto à monitorização. Ressalta-se neste documento que da Construção da Faculdade de Engenharia da a reabilitação estrutural deve ser entendida como o Universidade do Porto (IC-FEUP), como forma processo de manutenção, recuperação e conservação de tornar o mais compreensível os conceitos das CH com foco para reinserção destas construções apresentados da realidade a ser praticada. 2. Construções históricas: uma classe especial de estruturas a serem protegidas As CH desempenham um papel relevante na como o centro histórico da cidade do Porto, formado sociedade contemporânea. Isso porque elas são a por um conjunto de casas vernaculares datadas representação física de parte da história de suas algumas do século XIII, ou valor individual, como o comunidades e, por vezes, evidenciam, além da vida Coliseu Romano, que por si só é um denso registro cotidiana das comunidades passadas, os avanços das atividades desenvolvidas na atual região da no desenvolvimento da história da humanidade. Itália entre os séculos I e VI (Figura 1). Estas construções podem ter um valor de conjunto, Figura 1. (a) Construções históricas à margem do Rio Douro, em Porto, e (b) Coliseu Romano, Roma, Itália. A valorização do património cultural imóvel oportunidade de desenvolvimento econômico para associado aos critérios de autenticidade tem suas comunidades. Na Europa, o turismo cultural motivado nas CH o desenvolvimento de técnicas tem uma grande importância no sector económico. de apoio à manutenção, recuperação e conservação Assim, considerar as CH (independentemente de destas construções. Contudo, nas últimas décadas, serem tombadas ou não) como estruturas frágeis, a inclusão destas construções como parte ativa das vulneráveis ou símbolo do atraso, constitui uma cidades tem acelerado ainda mais este processo de visão bastante equivocada das potencialidades preservação (LOURENÇO, 2014). destas construções que, uma vez bem mantidas, Reabilitar as CH e torná-las parte ativa no podem apresentar critérios de segurança, iguais ou contexto econômico local, seja na forma de museus até superiores aos das construções contemporâneas. ou na forma de hotéis, ou ainda de restaurantes Um estudo realizado por Varum et al. (2006) ou residências, e assim pode ser uma grande demostrou que técnicas de reforço estrutural podem 4 Boletín Técnico 11 Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas ser aplicadas à CH de modo a não comprometerem desenvolvimento científico no âmbito da proteção as características construtivas da construção e do património (UNESCO, 1972). garantir que os limites de segurança da construção Em 1994, a Carta do Villa Vigoni, preconizava estejam dentro dos limites de segurança aceitáveis que especial atenção e prioridade deveria ser dada à para os códigos atuais. conservação de CH de caráter religioso, em especial Neste sentido, o processo de reabilitação das CH a templos especificamente católicas. Porém, no é interessante por que permite a adequação destas mesmo ano, no Japão, foi redigida a Carta do Nara construções às novas necessidades dos usuários, e sobre autenticidade, garantindo a diversidade reduz a necessidade de que novos edifícios sejam cultural, considerando que o património de cada construídos, colaborando para a valorização da um é o património de todos (ICOMOS, 1994). cultura local e para a sustentabilidade, através Como passo de avanço nas políticas de da preservação destas construções, contribuindo preservação das CH, em 2000, na Carta de Cracóvia ainda para o desenvolvimento e fortalecimento do pela primeira vez é referida explicitamente a turismo regional. reabilitação estrutural. Este documento salienta A fim de concorrer para a preservação das que, para a adoção de medidas de manutenção CH, agências governamentais e organizações e reparos, é necessário realizar um plano de internacionais, como a UNESCO, por exemplo, reforço voltado para proteção de longa data e que classifica e reconhece o valor cultural destas conservação das CH. Recomenda ainda que a construções para a humanidade, têm desenvolvido equipe de intervenção seja multidisciplinar e que políticas relacionadas a salvaguarda do patrimônio. a reconstrução de parte representativa das CH seja Todavia, discussões sobre as práticas de conservação evitada, devendo, sempre que possível, preservar os de CH não são recentes, pois em 1931, na Carta de aspetos originais dos interiores (ICOMOS, 2000). Atenas, foram abordados diretrizes para a proteção Com o objetivo de fornecer diretrizes gerais os monumentos históricos (LOPES & CORREIA, para a conservação e restauro estrutural das CH, 2014). o ICOMOS (2003) recomenda uma metodologia de Na Carta de Atenas foi defendida a importância avaliação estrutural baseada em quatro etapas edifícios fundamentais, que são: 1) coleta de dados, 2) históricos sem discriminação quanto ao estilo caracterização estrutural, 3) diagnóstico e 4) adoção arquitetônico, bem como salientada a importância de medidas preventivas e de reparação (Figura da conscientização internacional para preservação 2). Adicionalmente, neste mesmo documento, o destes (LOPES & CORREIA, 2014). ICOMOS recomenda que em todas as situações da manutenção e reabilitação dos Em 1964, três décadas após a Carta de Atenas, em que medidas de recuperação ou reforço sejam foi redigida a Carta de Veneza que mantém necessárias, as características construtivas uma atualidade notável. Esta carta reafirmou originais da construção intervencionada devem a adequados ser preservadas, considerando não apenas a na preservação e reabilitação de monumentos aparência estética, mas também a compatibilidade históricos, que e a reversibilidade entre a medida de intervenção monumentos históricos podem ser, para além de adotada e o sistema construtivo da construção construções imponentes, um conjunto de modestas em processo de intervenção. Este documento construções que, com o tempo, adquiriram um salienta, que os materiais estruturais e as técnicas significado cultural (LOPES & CORREIA, 2014). tradicionais de construção fazem parte do valor importância de incluindo procedimentos a concepção de Em consequência do estado de implementação cultural de uma construção, à semelhança do das políticas relacionadas a salvaguarda do que acontece para os elementos decorativos e patrimônio histórico, em 1972, a degradação das arquitetónicos. CH foi o tema principal da Convenção da UNESCO Mais recentemente, em 2011, a Carta de Madrid sobre a Proteção do Patrimônio Mundial Cultural e (ICOMOS, 2011) reconhece a importância das Natural, que resultou na entrega de propostas de construções históricas da idade contemporânea, Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 5 ALCONPAT Int. Figura 2. Metodologia de avaliação estrutural para construções históricas proposta pelo ICOMOS. alargando o conceito de patrimônio, de modo a contribuir para preservação de construções patrimônio contemporâneo. Contudo, mesmo havendo diretrizes também do século XX. É importante salientar que internacionais que abordem o tema da proteção a Carta de Madrid teve um impacto muito maior do patrimônio histórico, é válido ressaltar que para sociedades mais recentes, como é o caso dos as políticas de salvaguarda variam de região pra países da América, que essencialmente tiveram o região, de acordo com o entendimento e grau de início após o século XVI, do que em sociedades mais consciência da sociedade sobre a necessidade de antigas, como é o caso da Europa, e que de fato veio proteção das CH. Assim sendo, a metodologia aqui a contribuir para o reconhecimento do valor cultural proposta deve ser adaptada, sempre que houver destas construções e para o desenvolvimento necessidade, aos critérios das políticas locais de de salvaguarda do patrimônio. políticas de conservação ligadas ao 3. Método de avaliação estrutural de construções históricas Um método de avaliação da segurança estrutural de sistemas sensoriais não-destrutivos em tempo das CH, com recurso a técnicas de monitorização, contínuo. É importante referir que os mecanismos é apresentada na Figura 3. Logo, os conceitos de adicionais de aquisição de informações sobre as monitorização (ver NERY, 2013) são incorporados propriedades da CH avaliada são baseado na ao processo de avaliação, e ainda, especial utilização de ensaios não-destrutivos, como forma consideração é dada à questão da compatibilização de minimizar a intrusão do processo de avaliação entre as técnicas de recuperação propostas e as estrutural nessas construções. características originais do sistema estrutural bem O método de avaliação estrutural (Figura 3) de como ao critério de reversibilidade. É valido salientar CH apresentada neste boletim será descrita com que neste documento a monitorização estrutural recurso exemplificativo a casos de estudo de caso deve ser entendida como o processo de aquisição de desenvolvido pelo IC-FEUP, como forma de tornar dados sobre a ocorrência de um determinado dano, mais evidente e claro os passos a serem adotados no bem como sobre sua progressão, através do uso processo de avaliação estrutural. 6 Boletín Técnico 11 Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas Figura 2. Metodologia de avaliação estrutural para construções históricas proposta pelo ICOMOS. Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 7 ALCONPAT Int. 3.1 Análise documental A primeira etapa do processo de avaliação a comunidade local auxiliarão a equipe técnica estrutural de uma CH constitui-se pela análise no entendimento a cerca do valor cultural da documental, recolher construção, e, consequentemente, na definição do informações sobre o histórico da estrutura, de nível de intervenção a ser realizada ou estabelecer modo abranger desde sua construção até possíveis limites de alterações que possam ser realizados intervenções realizadas, que possam auxiliar as nos elementos estruturais sem que a memória etapas futuras de trabalho da equipe técnica. construtiva do edificado seja alterada. que tem por objetivo A realização desta etapa é importante, por que É nesta etapa em que as informações históricas o levantamento destas informações são utilizados sobre a CH a ser inspecionada são recolhidas, para situarem a equipe técnica quanto a localização fornecendo subsídios que possibilitarão à equipe do edifício, suas dimensões, tipologia, etc. E no técnica o planejamento adequado sobre a realização caso de existência de relatórios técnicos, é possível da inspeção estrutural, e ainda se anteverem coletar em tempo hábil informações sobre as quanto as situações que poderão encontrar durante propriedades da estrutura. Em adição, informações a etapa de inspeção sobre o histórico da construção e sua relação com 3.2 Inspeção Para que uma avaliação estrutural seja “Inspeção” (Figura 4) é fundamental à aquisição bem-sucedida deve-se conhecer em detalhes os de informações gerais sobre o estado atual de elementos componentes dos sistemas estruturais, conservação da estrutura, bem como permite a bem como seu funcionamento. Assim, a etapa de validação das informações recolhidas durante a Figura 4. Realização da inspeção técnica na laje de cobertura da Igreja de Santo António, Portugal (Fonte: ARÊDE et al., 2015). etapa de “Análise documental”. A inspeção deve ser realizada por um corpo construção e o seu valor patrimonial, bem como auxiliar no estabelecimento das propostas de técnico multidisciplinar, como recomenda a Carta caracterização e recuperação dos elementos de Cracóvia (ICOMOS, 2000). Esta equipe de constituintes dos sistemas estruturais da CH avaliação, deverá ser montada de acordo com as avaliada. necessidades da obra, incluindo, essencialmente, Nesta etapa, especial atenção deve ser dada aos profissionais da área da engenharia, arquitetura e sistemas estruturais, às seções e vãos dos elementos arqueologia, que devem visitar toda a construção e, naturalmente, aos materiais que os executam. podendo, depois, só avaliar parte da estrutura. A Paralelamente deverá ser feito um mapeamento equipe técnica multidisciplinar tem como principal dos danos e de informações adicionais sobre a objetivo fornecer informações, de acordo com suas estrutura que se considerem relevantes. respetivas áreas de estudo, que caracterizem a 8 Boletín Técnico 11 De modo sumarizado, pode-se dizer que a etapa Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas de inspeção tem por objetivos promover: Adicionalmente, é durante a “Inspeção” que ensaios a.a observação global do estado da construção; preliminares não-destrutivos podem ser realizados, b.a validação das características geométricas da como forma de adquirir informações mais específicas construção obtidas durante a etapa de “Análise que auxiliem no processo da avaliação estrutural. Em documental”; geral, é ainda durante a “Inspeção” que um registo c. a validação do funcionamento do sistema estrutural; fotográfico é realizado, não só dos danos observadas, mas também dos detalhes que caracterizam a CH. d.a identificação dos métodos construtivos e dos Deve-se ressaltar que a inspeção não deve ser materiais utilizados, incluindo a identificação e encarada como uma única etapa a ser realizada no diagnóstico dos danos. início dos trabalhos de avaliação estrutural das CH, Com base na informação obtida na etapa de devendo-se recorrer a ela sempre que necessário. inspeção, poderá seguir-se ou não ao planejamento Contudo, a partir das informações levantadas de qual sistema de monitorização deverá ser durante a “Análise documental” é possível otimizar implementado na CH, e, nomeadamente, que tipos o número de visitas necessárias. Maiores detalhes de grandezas serão mensuradas e seguir com uma sobre a realização de inspeção em construções caracterização mais detalhada das componentes históricas podem ser consultados em Paupério estruturais e seus materiais, quando for o caso. et al. (2013). 3.3 Monitorização estrutural de HC A inclusão de ferramentas de monitorização no é uma decisão que deve ser tomada em acordo com âmbito da avaliação estrutural de CH é motivada, todas as partes envolvidas no processo de avaliação principalmente, pelas características não-intrusivas estrutural, inclusive os proprietários. de seus sistemas sensoriais e necessidade em se No caso de decisão afirmativa sobre a acompanhar o comportamento destas construções implementação de um sistema de monitorização, ao longo do tempo. Desta forma, o tempo necessário escolher que tipo deve ser implementado numa para realização de uma potencial intervenção será construção requer, para além de experiência reduzido, uma vez que a utilização da monitorização dos técnicos responsáveis, uma boa pesquisa de como de mercado sobre os tipos de sensores disponíveis conhecimento sobre o comportamento dos sistemas para uma dada aplicação e a observância de estruturais poder fornecer informações sobre o seus prós e contras. Ainda, é fundamental o estado atual de desenvolvimento de um dano. estabelecimento de um determinado nível de ferramentas de apoio a aquisição No método de avaliação estrutural de CH resposta do sistema requerido pelo usuário, pois apresentado na Figura 3, é possível observar o a utilização de ferramentas de monitorização, relevante papel que um sistema de monitorização além de serem utilizadas como mecanismo para o pode apresentar para um processo de avaliação acompanhamento da evolução dos danos e medição estrutural, em que o sistema de monitorização de respostas estruturais provocadas por eles fornece informações para as diversas etapas do numa etapa de diagnóstico, é também muito bem- processo de avaliação (caracterização, modelagem, vinda para aplicação em CH em ótimo estado de análise estrutural, análise de risco e intervenção). conservação para fins de deteção do surgimento de Todavia a decisão sobre a implementação ou não danos, ou ainda para a realização de estudos sobre de um sistema de monitorização em uma CH a predição da vida útil estrutural. depende de vários fatores, entre os quais destacam- Desse modo, como forma de orientar os se: a natureza e intensidade do dano, as incertezas proprietários e os técnicos sobre a escolha quanto envolvidas sobre o estado de desenvolvimento do do sistema de monitorização, uma metodologia de dano, da necessidade de validação da eficiência da classificação é apresentada na Tabela 1 intervenção realizada e dos recursos disponíveis, e Quanto maior for o nível de resposta requerido Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 9 ALCONPAT Int. Tabela 1. Classificação dos sistemas de monitorização de acordo com o nível de resposta. Nível Objetivo Fornece informações sobre: 1 Emergência de danos identificação da ocorrência do dano 2 Localização dos danos surgimento dos danos e localização 3 Caracterização dos danos geometria e intensidade dos danos, além das informações oferecidas pelos níveis anteriores 4 Caracterização do risco estrutural o estado atual da estrutura tendo em conta a ocorrência dos danos e sua influência na segurança estrutural, em somatório com as informações dos níveis anteriores Predição da vida útil a previsão do comportamento da estrutura, para um dado intervalo de tempo, tendo em conta os danos detetados no atual momento e suas respetivas evoluções e consequências pra segurança estrutural 5 pelos usuários, maior será a variabilidade dos respostas da frequência natural da estrutura sensores a serem empregados, bem como o número. podem indicar alterações nas propriedades do Aplicações que almejem o nível 1, por exemplo, sistema estrutural em estudo. Enquanto sistemas basicamente são constituídos pela utilização de classificados no nível 3 requerem sensores mais acelerômetros, em que alterações bruscas nas específicos e localizados. 3.4 Caracterização estrutural A etapa de “Caracterização estrutural” tem por Os resultados obtidos pela caracterização devem finalidade recolher informações mais específicas ser usados, de forma a complementar às informações sobre as características da CH que devem ser recolhidas quer pela “Análise documental”, quer levadas em conta na avaliação estrutural, para durante a “Inspeção”, podendo servir como base proposição de um plano de recuperação. Assim, para uma eventual construção de um modelo neste boletim, a etapa de caracterização foi dividida numérico, quando for o caso. em três subgrupos conforme mostrados da Figura A “Caracterização estrutural” é a etapa do 3, todavia, a caracterização deve ser realizada em processo de avaliação de uma estrutura em que função dos danos observados na etapa de inspeção, a prioridade é a aquisição de informações sobre podendo englobar mais fatores (além dos três o funcionamento do sistema estrutural e sobre mencionados) ou ser mais específica em torno de as propriedades resistentes destes componentes. algum deles. Para tal, tanto ensaios estáticos quanto dinâmicos (Figura 5) podem ser utilizados, ou ainda aplicações, com consideração sempre a métodos não destrutivos, mais específicas de caracterização, como as subtarefas apresentadas na Figura 3, nomeadamente: “Caracterização geométrica”, “Caracterização de danos” e “Caracterização material.” Um exemplo prático de caracterização estrutural pode ser encontrado em Costa et al. (2012) em que o Mercado do Bolhão, em Porto, teve sua estrutura avaliada (Figura 6.a). Neste caso de estudo, a partir das informações coletadas pela análise de laudos e documentos técnicos, inspeção técnica Figura 5. Detalhe de um acelerômetro instalado em uma construção histórica (Fonte: COSTA et al., 2013). 10 Boletín Técnico 11 Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas e caracterização estrutural foi possível realizar e compará-los o cálculo dos esforços atuantes na estrutura resistentes: com seus respetivos esforços “Para tal, foram considerados no cálculo dos esforços cada um dos painéis de laje L1 (Figura 6.b e 6.c) de modo individual, com recorrência a um modelo conservativo de cálculo, em que considerou-se o funcionamento unidirecional de cada um dos painéis L1, no sentido no menor vão simplesmente apoiado em vigas. Porém, através do modelo conservativo de cálculo adotado, verificou-se que dada a pequena espessura da laje, com reduzida quantidade de armaduras, a resistência dos elementos não eram suficientes sequer para suportarem as cargas lá instaladas. Imediatamente, pôs-se em causa o modelo de cálculo conservativo adotado para o cálculo dos esforços resistentes, e verificou-se que, de fato, o funcionamento da estrutura analisada assemelha-se ao funcionamento de uma grelha, em que todos os elementos do sistema estrutural (painéis e vigas) participam ativamente do conjunto resistente da estrutura (COSTA et al., 2012)”. Assim, optou-se pela realização de um ensaio de carga (Figuras 6.d e 6.e) como forma forma de estabilidade do sistema estrutural, e caracterizar o comportamento do sistema estrutural (Figura 6.f). averiguar as reais condições de funcionamento e Figura 6. Mercado do Bolhão: (a) vista aérea, (b) planta do primeiro nível do mercado, (c) detalhe da laje onde o ensaio de carga foi realizado, (d) vista dos transdutores de deslocamento instalados sob o piso 1, (e) detalhe da realização do ensaio de carga e (f) resultado dos deslocamentos em função da carga aplicada (Fonte: COSTA et al., 2012). Uma outra forma de validar o comportamento dos modos de vibração da estrutura) e não destrutivos. sistemas estruturais de CH é através da realização A caracterização geométrica, a que se refere o de ensaios dinâmicos (Figura 5). Essa técnica presente boletim, deve ser focada no detalhamento é bastante utilizada, uma vez que é de simples das características geométricas dos elementos aplicação (essencialmente através de acelerômetros componentes dos sistemas estruturais. Dependendo instalados em pontos da estrutura e recolha de do número de elementos e das características espectros de acelerações, dos quais podem ser que quer levantar, podem ser utilizadas técnicas obtidas as frequências naturais, amortecimento e os mais ou menos sofisticadas. Na Figura 7, por Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 11 ALCONPAT Int. exemplo, dadas as dimensões e o elevado número Relógio de Caminha, recorreu-se ao uso do Laser de elementos estruturais componentes da Torre Scanning. Figura 7. Levantamento geométrico realizado na Torre Relógio de Caminha, Portugal, com auxílio do Laser Scanning (Fonte: COSTA et al., 2013). Para uma visão mais detalhada e outros exemplos localização) serviu de base não só para focar os esforços de caracterização geométrica podem ser consultados no âmbito do diagnóstico em elementos específicos do os trabalhos desenvolvidos por Arêde et al. (2013) e sistema estrutural (arcos e pilares), como também Guedes, Arêde & Paupério (2013). corroborou para a implementação de um sistema Através das informações recolhidas nas etapas de monitorização (Figura 8), verificou-se que a anteriores, uma caracterização mais detalhada caracterização dos danos compreende a uma etapa dos danos deve ser realizadas. Nesta sub-etapa, igualmente importante às etapas descritas. Além pretende-se, além de identificar a natureza dos da identificação e localização dos danos, a recolha danos (fissuras, corrosão, deslocamentos de paredes, de informações quanto a intensidade destes, fornece inclinação de pilares, etc.), identificar sua localização subsídios mais específicos para a avaliação do estado nos elementos componentes do sistema estrutural, global da CH. No caso de fissuras, por exemplo, uma bem como caracterizar sua intensidade. boa maneira de se fazer isto é verificar as dimensões Tomando como exemplo o caso da Igreja de Santo António de Viana (ARÊDE et al., 2015), em que a caracterização dos danos (quanto a ocorrência e 12 Boletín Técnico 11 das aberturas, área e sentido da propagação e ainda a verificação quanto a progressão do dano. Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas Figura 8. (a) Detalhe da localização de uma fissura num pilar da nave da Igreja de Santo António de Viana, Portugal e (b) localização da fissura no plano de monitorização (Fonte: ARÊDE et al., 2015). Em seguimento à proposta metodológica de estrutura da cobertura, foram realizados ensaios avaliação estrutural, caracterizar a composição e as de determinação do teor de água dos elementos propriedades dos materiais das CH é importante, por através do uso do higrómetro e ainda avaliação da que, além de verificar o estado de conservação destes velocidade de penetração de uma agulha em algumas materiais, permite a aquisição de conhecimentos peças de madeira com auxílio do equipamento necessários à etapa de diagnóstico e reabilitação, Resistograph® (Figura 9). Através do ensaio com uma vez que é aqui estabelecido um limite quanto o Resistograph® é possível identificar diferenças a que tipos de materiais poderão ser utilizados sem entre as densidades das fibras da madeira, através descaracterizar as características da construção. da comparação entre as velocidades que a agulha Contudo, nem sempre esta sub-etapa é necessária, do Resistograph® apresenta para perfurar um sendo mais indicada quando houver a necessidade determinado de observação ou compreensão de materiais ou valores de velocidades representam fibras mais fenómenos pouco descritos na literatura. densas, enquanto maiores valores de velocidade elemento de madeira. Menores Essencialmente, a necessidade de realização de penetração da agulha podem indicar a presença da caracterização material é consequência da de vazios e, assim, indicar a degradação interna do natureza etapas elemento. A partir dos resultados do higrômetro, anteriores. Contudo, esta etapa pode ser subdivida observou-se que o teor médio de água presente em dois momentos: o primeiro a ser realizado in nos elementos analisados era de 12%, um valor situ com recurso a meios não-destrutivos (sempre que aponta para um bom estado de conservação. que possível), e o segundo realizado em laboratório, Pelos resultados obtidos pelo Resistograph® foi devido a natureza mais específica dos ensaios a possível observar que os elementos de madeira serem executados. apresentavam-se dentro de uma mesma faixa de dos danos observados nas No processo de avaliação do Mercado do Bolhão (COSTA et al., 2012), a fim de se caracterizar valores, o que indicou a boa integridade das peças ensaiadas. a integridade dos elementos de madeira da Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 13 ALCONPAT Int. Figura 9. (a)Detalhe da cobertura do Mercado do Bolhão, (b) realização do ensaio de resistência da madeira com o Resistograph® e (c) espectro de resistência à perfuração. (Fonte: COSTA et al., 2012). Ensaios que indiquem a composição química dos que considere as propriedades dos materiais seja materiais constituintes do sistema estrutural das adotada, a fim de que problemas futuros sejam CH também podem ser realizados para que, na evitados. etapa de diagnóstico, uma medida de intervenção 3.5 Modelagem numérica Sempre que houver elementos suficientes para como alvenarias de pedra, adobe e madeira, concretos que se proceda com a modelagem numérica da com armadura lisa, que em relação aos sistemas estrutura em avaliação, esta deve ser realizada. A justificativa para tal se dá devido às incertezas de funcionamento dos sistemas estruturais das CH, quer pelo número de intervenções que possam ter sido realizadas, quer pela fragilidade dos próprios elementos (em virtude dos danos) ou ainda pela existência de diferentes métodos construtivos numa mesma estrutura. Assim, com recurso das informações recolhidas na etapa de caracterização, os modelos numéricos podem ser calibrados para que se tornem mais próximos quanto possível da realidade da construção intervencionada. Outro pronto de interesse pra que a modelagem numérica da estrutura ou de parte dos elementos estruturais seja realizada é quanto a limitação de informações sobre o comportamento de sistemas 14 Boletín Técnico 11 Figura 10. (a) Configuração dos pontos utilizados nos ensaios dinâmicos e (b) modelo numérico construído com recurso ao FEM (Fonte: COSTA et al., 2013). Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas estruturais contemporâneos são pouco estudadas. detalhes desta abordagem podem ser consultados A Figura 10 mostra um caso de aplicação de em Guedes, Arêde e Paupério (2013). Para ensaios dinâmicos para modelagem numérica exemplos adicionais consultar Ortega et al. (2015) e realizado na Torre Relógio de Caminha. Maiores Voltsis et al. (2013). 3.6 Avaliação estrutural No seguimento do processo de avaliação de sucesso, pois, por vezes, elementos decorativos uma CH, a análise estrutural distingue-se da podem passar a impressão de serem elementos caracterização estrutural (visto no item 3.4) pelo estruturais, e vice-versa, levando a compreensão seu foco. Enquanto na “Caracterização estrutural” sobre o funcionamento da estrutura para longe do o objetivo é a recolha de informações sobre as comportamento real. propriedades resistentes dos componentes, na É válido lembrar que a análise estrutural deve “Avaliação estrutural” busca-se avaliar a interação ocorrer obrigatoriamente em dois momentos: 1) entre os diversos elementos da construção e para validação do funcionamento da estrutura, identificar seu comportamento sob efeito dos logo após a recolha de informações, e 2) durante o danos, bem como estabelecer uma análise global delineamento do reforço estrutural, como modo de do comportamento estrutural da CH com fins de verificação da eficiência do reforço proposto a ser diagnóstico. executado. Por isso que a construção de um modelo No âmbito das CH, um bom nível de informação recolhidas na etapa de caracterização é essencial numérico poderá ser útil para antever a eficiência do método de intervenção a ser realizado. para que a “Avaliação estrutural” seja feita com 3.7 Intervenção (Reforço/Recuperação) A medida de intervenção estrutural a ser adotada bem planejada, compatível e eficiente pode ser em uma CH deve ser criteriosamente analisada, face dado através do caso do Castelo de Guimarães ao funcionamento da estrutural a longo prazo, com (Figura 11), em que uma das oito torres do castelo respeito as características construtivas do edificado. apresentou abertura de fissuras, essencialmente A utilização de materiais que descaracterizem ou nas juntas, em forma de V, com o vértice na base que, de algum modo, não sejam compatíveis com os do cunhal. Esta torre se assentava sobre um materiais utilizados originalmente nas CH devem maciço rochoso, que, devido o descalçamento de seu ser evitados. Um exemplo desta incompatibilidade entorno e cortes realizados no sentido vertical, com entre os materiais originais e os materiais aparente redução do volume original do maciço, utilizados numa intervenção é a utilização de teve um acréscimo nas tensões de compressão, em argamassas de cimento, ao invés de argamassas de consequência do próprio peso da torre, e sofreu cal, para o preenchimento de juntas em alvenarias esmagamento, de pedra, que potencializam a ocorrência de reações diáclase do maciço, que corresponde ao sentido de de natureza alcali-agregado. abertura das fissuras evidenciadas na torre. resultando no surgimento da Um bom exemplo de medida de intervenção Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 15 ALCONPAT Int. Figura 11. Torre do Castelo de Guimarães com evidência da fratura e detalhe da medida de reforço utilizada. (Fonte: FONSECA, 2008). Desse modo, após a identificação da origem Após a constatação de que os movimentos da principal dos danos observados, a medida de torre haviam cessados, optou-se pela realização intervenção realizada centrou-se na consolidação de um preenchimento das juntas com argamassa do maciço através de pregagens (Figura 11), e de cal e continuação da monitorização, a fim de se ainda, recolocação de rochas na base dos maciços, verificar futuros deslocamentos. a fim de atenuar a formação de fluxos de água. Assim como mencionado no item 3.6, é Em zonas em que evidenciou-se a desagregação da aconselhável que durante o processo de escolha rocha, efetivou-se a aplicação de injeções de uma sobre qual método de reforço deve ser aplicado, o paste consolidante. Em paralelo a estas medidas, efeito deste reforço no funcionamento da estrutura um sistema de monitorização foi instalado na torre deve ser avaliado previamente, e escolhido de para que os deslocamentos (em virtude da abertura acordo com a compatibilidade com as características das fissuras) fossem observados. da CH, de modo a não descaracterizá-la. 4. Considerações finais O Boletim Técnico - Caracterização, avaliação e desenvolvidos no percurso do trabalho realizado recuperação estrutural de construções históricas – no Instituto da Construção-FEUP, ao longo da apresentado neste documento, apresenta uma série descrição da metodologia proposta, como forma de recomendações que devem ser observadas no de melhor exemplificar sua aplicabilidade. É âmbito da aplicação em CH. valido ressaltar que a metodologia aqui proposta Uma metodologia de avaliação estrutural distingue-se dos métodos de avaliação já descritos para CH com recurso a utilização de métodos de na literatura através de sua abordagem totalmente monitorização é proposta neste documento. De focada para os casos de CH. modo geral, são intercalados casos de estudos, 16 Boletín Técnico 11 Espera-se que as recomendações descritas neste Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas boletim possam vir de encontro às necessidades de casos de estudos e trabalhos no âmbito da avaliação implementação do estado atual da literatura na estrutural das CH, tornando as abordagens mais área da conservação e manutenção do patrimônio, e assertivas e eficientes. ainda, que sirvam de base para o desenvolvimento de Referências ARÊDE, A; GUEDES, J. 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