Boletín Técnico. Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde & Humberto Varum

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1 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

2 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 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

3 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 Dr. Pedro Castro Borges Presidente Congreso CONPAT 2017 Arq. Margita Kliewer Comisiones Temáticas: Publicaciones Educación Membrecía Premiación Procedimientos Recomendables Relaciones Interinstitucionales Historia ALCONPAT Boletín de Notícias Dr. Pedro Castro Borges Prof a. Liana Arrieta de Bustillos Prof. Roddy Cabezas Prof a. Angélica Piola Ayala Prof. Bernardo Tutikian Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho Prof. Dante Domene 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.

4 INTERNACIONAL 11 ALCONPAT Internacional Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción Esequiel Mesquita a Esmeralda Paupério b António Arêde c Humberto Varum d 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 1. Introdução Em termos gerais, construções históricas (CH) podem ser definidas como um grupo de construções que sendo fator de identidade de um povo, apresentam um substancial valor cultural para a sociedade. Contudo, o valor cultural de uma construção não deve ser associado a um tipo específico de método construtivo, ou ao tamanho e complexidade do monumento, mas pode estar relacionada com a idade desta construção e o papel que ela desempenhou para o desenvolvimento de sua sociedade (CIB, 2010). Ao contrário das construções contemporâneas, em que as propriedades estruturais de seus componentes e de seus materiais serem exaustivamente estudadas, além do fato que boa parte dos esforços científicos atualmente estão focados para desenvolvimento de novos materiais e sistemas estruturais para aplicações futuras nas construções, as CH constituem ainda um campo pouco explorado. Muitos dos métodos construtivos e dos materiais empregados nas CH não apresentam seus comportamentos conhecidos, o que dificulta a preservação e reabilitação destas construções. Assim, estudar as CH é interessante não só como contribuição direta para a valorização e preservação da memória de uma determinada sociedade, como também permite o desenvolvimento de técnicas de reabilitação para estas construções que, quando eficazmente aplicadas, permitem a recolocação destas construções como parte ativa em suas comunidades, e assim para a redução da necessidade de construção de novas estruturas. a Eng. Civil, Doutorando em Engenharia Civil na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, , Porto, Portugal. e.mesquita@fe.up.pt b Eng. Civil, Instituto da Construção, Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, , Porto, Portugal. pauperio@fe.up.pt c Doutor, Professor Associado na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, , Porto, Portugal. aarede@fe.up.pt d Doutor, Professor Catedrático na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, , Porto, Portugal. hvarum@fe.up.pt

5 ALCONPAT Int. Neste documento, pretende-se apresentar uma proposta de avaliação estrutural para as CH que contemple desde a etapa de análise documental até a caracterização da estrutura e a definição de medidas de recuperação, contemplando assim o ciclo da reabilitação e, se necessário, com recurso à monitorização. Ressalta-se neste documento que a reabilitação estrutural deve ser entendida como o processo de manutenção, recuperação e conservação das CH com foco para reinserção destas construções na componente ativa das cidades. O método apresentado no presente Boletim Técnico: Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas será abordado com recurso aos casos de estudos desenvolvidos no âmbito do trabalho desenvolvido pelo Instituto da Construção da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (IC-FEUP), como forma de tornar o mais compreensível os conceitos 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 associado aos critérios de autenticidade tem motivado nas CH o desenvolvimento de técnicas de apoio à manutenção, recuperação e conservação destas construções. Contudo, nas últimas décadas, a inclusão destas construções como parte ativa das cidades tem acelerado ainda mais este processo de preservação (LOURENÇO, 2014). Reabilitar as CH e torná-las parte ativa no contexto econômico local, seja na forma de museus ou na forma de hotéis, ou ainda de restaurantes ou residências, e assim pode ser uma grande oportunidade de desenvolvimento econômico para suas comunidades. Na Europa, o turismo cultural tem uma grande importância no sector económico. Assim, considerar as CH (independentemente de serem tombadas ou não) como estruturas frágeis, vulneráveis ou símbolo do atraso, constitui uma visão bastante equivocada das potencialidades destas construções que, uma vez bem mantidas, podem apresentar critérios de segurança, iguais ou até superiores aos das construções contemporâneas. Um estudo realizado por Varum et al. (2006) demostrou que técnicas de reforço estrutural podem 4 Boletín Técnico 11

6 Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas ser aplicadas à CH de modo a não comprometerem as características construtivas da construção e garantir que os limites de segurança da construção estejam dentro dos limites de segurança aceitáveis para os códigos atuais. Neste sentido, o processo de reabilitação das CH é interessante por que permite a adequação destas construções às novas necessidades dos usuários, e reduz a necessidade de que novos edifícios sejam construídos, colaborando para a valorização da cultura local e para a sustentabilidade, através da preservação destas construções, contribuindo ainda para o desenvolvimento e fortalecimento do turismo regional. A fim de concorrer para a preservação das CH, agências governamentais e organizações internacionais, como a UNESCO, por exemplo, que classifica e reconhece o valor cultural destas construções para a humanidade, têm desenvolvido políticas relacionadas a salvaguarda do patrimônio. Todavia, discussões sobre as práticas de conservação de CH não são recentes, pois em 1931, na Carta de Atenas, foram abordados diretrizes para a proteção os monumentos históricos (LOPES & CORREIA, 2014). Na Carta de Atenas foi defendida a importância da manutenção e reabilitação dos edifícios históricos sem discriminação quanto ao estilo arquitetônico, bem como salientada a importância da conscientização internacional para preservação destes (LOPES & CORREIA, 2014). Em 1964, três décadas após a Carta de Atenas, foi redigida a Carta de Veneza que mantém uma atualidade notável. Esta carta reafirmou a importância de procedimentos adequados na preservação e reabilitação de monumentos históricos, incluindo a concepção de que monumentos históricos podem ser, para além de construções imponentes, um conjunto de modestas construções que, com o tempo, adquiriram um significado cultural (LOPES & CORREIA, 2014). Em consequência do estado de implementação das políticas relacionadas a salvaguarda do patrimônio histórico, em 1972, a degradação das CH foi o tema principal da Convenção da UNESCO sobre a Proteção do Patrimônio Mundial Cultural e Natural, que resultou na entrega de propostas de desenvolvimento científico no âmbito da proteção do património (UNESCO, 1972). Em 1994, a Carta do Villa Vigoni, preconizava que especial atenção e prioridade deveria ser dada à conservação de CH de caráter religioso, em especial a templos especificamente católicas. Porém, no mesmo ano, no Japão, foi redigida a Carta do Nara sobre autenticidade, garantindo a diversidade cultural, considerando que o património de cada um é o património de todos (ICOMOS, 1994). Como passo de avanço nas políticas de preservação das CH, em 2000, na Carta de Cracóvia pela primeira vez é referida explicitamente a reabilitação estrutural. Este documento salienta que, para a adoção de medidas de manutenção e reparos, é necessário realizar um plano de reforço voltado para proteção de longa data e conservação das CH. Recomenda ainda que a equipe de intervenção seja multidisciplinar e que a reconstrução de parte representativa das CH seja evitada, devendo, sempre que possível, preservar os aspetos originais dos interiores (ICOMOS, 2000). Com o objetivo de fornecer diretrizes gerais para a conservação e restauro estrutural das CH, o ICOMOS (2003) recomenda uma metodologia de avaliação estrutural baseada em quatro etapas fundamentais, que são: 1) coleta de dados, 2) caracterização estrutural, 3) diagnóstico e 4) adoção de medidas preventivas e de reparação (Figura 2). Adicionalmente, neste mesmo documento, o ICOMOS recomenda que em todas as situações em que medidas de recuperação ou reforço sejam necessárias, as características construtivas originais da construção intervencionada devem ser preservadas, considerando não apenas a aparência estética, mas também a compatibilidade e a reversibilidade entre a medida de intervenção adotada e o sistema construtivo da construção em processo de intervenção. Este documento salienta, que os materiais estruturais e as técnicas tradicionais de construção fazem parte do valor cultural de uma construção, à semelhança do que acontece para os elementos decorativos e arquitetónicos. Mais recentemente, em 2011, a Carta de Madrid (ICOMOS, 2011) reconhece a importância das construções históricas da idade contemporânea, Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde and Humberto Varum 5

7 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 também do século XX. É importante salientar que a Carta de Madrid teve um impacto muito maior para sociedades mais recentes, como é o caso dos países da América, que essencialmente tiveram o início após o século XVI, do que em sociedades mais antigas, como é o caso da Europa, e que de fato veio a contribuir para o reconhecimento do valor cultural destas construções e para o desenvolvimento de políticas de conservação ligadas ao patrimônio contemporâneo. Contudo, mesmo havendo diretrizes internacionais que abordem o tema da proteção do patrimônio histórico, é válido ressaltar que as políticas de salvaguarda variam de região pra região, de acordo com o entendimento e grau de consciência da sociedade sobre a necessidade de proteção das CH. Assim sendo, a metodologia aqui proposta deve ser adaptada, sempre que houver necessidade, aos critérios das políticas locais de salvaguarda do patrimônio. 3. Método de avaliação estrutural de construções históricas Um método de avaliação da segurança estrutural das CH, com recurso a técnicas de monitorização, é apresentada na Figura 3. Logo, os conceitos de monitorização (ver NERY, 2013) são incorporados ao processo de avaliação, e ainda, especial consideração é dada à questão da compatibilização entre as técnicas de recuperação propostas e as características originais do sistema estrutural bem como ao critério de reversibilidade. É valido salientar que neste documento a monitorização estrutural deve ser entendida como o processo de aquisição de dados sobre a ocorrência de um determinado dano, bem como sobre sua progressão, através do uso de sistemas sensoriais não-destrutivos em tempo contínuo. É importante referir que os mecanismos adicionais de aquisição de informações sobre as propriedades da CH avaliada são baseado na utilização de ensaios não-destrutivos, como forma de minimizar a intrusão do processo de avaliação estrutural nessas construções. O método de avaliação estrutural (Figura 3) de CH apresentada neste boletim será descrita com recurso exemplificativo a casos de estudo de caso desenvolvido pelo IC-FEUP, como forma de tornar mais evidente e claro os passos a serem adotados no processo de avaliação estrutural. 6 Boletín Técnico 11

8 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

9 ALCONPAT Int. 3.1 Análise documental A primeira etapa do processo de avaliação estrutural de uma CH constitui-se pela análise documental, que tem por objetivo recolher informações sobre o histórico da estrutura, de modo abranger desde sua construção até possíveis intervenções realizadas, que possam auxiliar as etapas futuras de trabalho da equipe técnica. A realização desta etapa é importante, por que o levantamento destas informações são utilizados para situarem a equipe técnica quanto a localização do edifício, suas dimensões, tipologia, etc. E no caso de existência de relatórios técnicos, é possível coletar em tempo hábil informações sobre as propriedades da estrutura. Em adição, informações sobre o histórico da construção e sua relação com 3.2 Inspeção Para que uma avaliação estrutural seja bem-sucedida deve-se conhecer em detalhes os elementos componentes dos sistemas estruturais, bem como seu funcionamento. Assim, a etapa de a comunidade local auxiliarão a equipe técnica no entendimento a cerca do valor cultural da construção, e, consequentemente, na definição do nível de intervenção a ser realizada ou estabelecer limites de alterações que possam ser realizados nos elementos estruturais sem que a memória construtiva do edificado seja alterada. É nesta etapa em que as informações históricas sobre a CH a ser inspecionada são recolhidas, fornecendo subsídios que possibilitarão à equipe técnica o planejamento adequado sobre a realização da inspeção estrutural, e ainda se anteverem quanto as situações que poderão encontrar durante a etapa de inspeção Inspeção (Figura 4) é fundamental à aquisição de informações gerais sobre o estado atual de conservação da estrutura, bem como permite a 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 técnico multidisciplinar, como recomenda a Carta de Cracóvia (ICOMOS, 2000). Esta equipe de avaliação, deverá ser montada de acordo com as necessidades da obra, incluindo, essencialmente, profissionais da área da engenharia, arquitetura e arqueologia, que devem visitar toda a construção podendo, depois, só avaliar parte da estrutura. A equipe técnica multidisciplinar tem como principal objetivo fornecer informações, de acordo com suas respetivas áreas de estudo, que caracterizem a construção e o seu valor patrimonial, bem como auxiliar no estabelecimento das propostas de caracterização e recuperação dos elementos constituintes dos sistemas estruturais da CH avaliada. Nesta etapa, especial atenção deve ser dada aos sistemas estruturais, às seções e vãos dos elementos e, naturalmente, aos materiais que os executam. Paralelamente deverá ser feito um mapeamento dos danos e de informações adicionais sobre a estrutura que se considerem relevantes. De modo sumarizado, pode-se dizer que a etapa 8 Boletín Técnico 11

10 Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas de inspeção tem por objetivos promover: a. a observação global do estado da construção; b. a validação das características geométricas da construção obtidas durante a etapa de Análise documental ; c. a validação do funcionamento do sistema estrutural; d. a identificação dos métodos construtivos e dos materiais utilizados, incluindo a identificação e diagnóstico dos danos. Com base na informação obtida na etapa de inspeção, poderá seguir-se ou não ao planejamento de qual sistema de monitorização deverá ser implementado na CH, e, nomeadamente, que tipos de grandezas serão mensuradas e seguir com uma caracterização mais detalhada das componentes estruturais e seus materiais, quando for o caso. Adicionalmente, é durante a Inspeção que ensaios preliminares não-destrutivos podem ser realizados, como forma de adquirir informações mais específicas que auxiliem no processo da avaliação estrutural. Em geral, é ainda durante a Inspeção que um registo fotográfico é realizado, não só dos danos observadas, mas também dos detalhes que caracterizam a CH. Deve-se ressaltar que a inspeção não deve ser encarada como uma única etapa a ser realizada no início dos trabalhos de avaliação estrutural das CH, devendo-se recorrer a ela sempre que necessário. Contudo, a partir das informações levantadas durante a Análise documental é possível otimizar o número de visitas necessárias. Maiores detalhes sobre a realização de inspeção em construções históricas podem ser consultados em Paupério et al. (2013). 3.3 Monitorização estrutural de HC A inclusão de ferramentas de monitorização no âmbito da avaliação estrutural de CH é motivada, principalmente, pelas características não-intrusivas é uma decisão que deve ser tomada em acordo com todas as partes envolvidas no processo de avaliação estrutural, inclusive os proprietários. de seus sistemas sensoriais e necessidade em se No caso de decisão afirmativa sobre a acompanhar o comportamento destas construções ao longo do tempo. Desta forma, o tempo necessário para realização de uma potencial intervenção será reduzido, uma vez que a utilização da monitorização implementação de um sistema de monitorização, escolher que tipo deve ser implementado numa construção requer, para além de experiência dos técnicos responsáveis, uma boa pesquisa de como ferramentas de apoio a aquisição de mercado sobre os tipos de sensores disponíveis conhecimento sobre o comportamento dos sistemas estruturais poder fornecer informações sobre o estado atual de desenvolvimento de um dano. No método de avaliação estrutural de CH apresentado na Figura 3, é possível observar o relevante papel que um sistema de monitorização pode apresentar para um processo de avaliação estrutural, em que o sistema de monitorização fornece informações para as diversas etapas do processo de avaliação (caracterização, modelagem, análise estrutural, análise de risco e intervenção). Todavia a decisão sobre a implementação ou não de um sistema de monitorização em uma CH depende de vários fatores, entre os quais destacamse: a natureza e intensidade do dano, as incertezas envolvidas sobre o estado de desenvolvimento do dano, da necessidade de validação da eficiência da intervenção realizada e dos recursos disponíveis, e para uma dada aplicação e a observância de seus prós e contras. Ainda, é fundamental o estabelecimento de um determinado nível de resposta do sistema requerido pelo usuário, pois a utilização de ferramentas de monitorização, além de serem utilizadas como mecanismo para o acompanhamento da evolução dos danos e medição de respostas estruturais provocadas por eles numa etapa de diagnóstico, é também muito bemvinda para aplicação em CH em ótimo estado de conservação para fins de deteção do surgimento de danos, ou ainda para a realização de estudos sobre a predição da vida útil estrutural. Desse modo, como forma de orientar os proprietários e os técnicos sobre a escolha quanto do sistema de monitorização, uma metodologia de classificação é apresentada na Tabela 1 Quanto maior for o nível de resposta requerido Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde and Humberto Varum 9

11 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 4 Caracterização do risco estrutural 5 Predição da vida útil geometria e intensidade dos danos, além das informações oferecidas pelos níveis anteriores 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 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 pelos usuários, maior será a variabilidade dos sensores a serem empregados, bem como o número. Aplicações que almejem o nível 1, por exemplo, basicamente são constituídos pela utilização de acelerômetros, em que alterações bruscas nas respostas da frequência natural da estrutura podem indicar alterações nas propriedades do sistema estrutural em estudo. Enquanto sistemas classificados no nível 3 requerem sensores mais específicos e localizados. 3.4 Caracterização estrutural A etapa de Caracterização estrutural tem por finalidade recolher informações mais específicas sobre as características da CH que devem ser levadas em conta na avaliação estrutural, para proposição de um plano de recuperação. Assim, neste boletim, a etapa de caracterização foi dividida em três subgrupos conforme mostrados da Figura 3, todavia, a caracterização deve ser realizada em função dos danos observados na etapa de inspeção, podendo englobar mais fatores (além dos três mencionados) ou ser mais específica em torno de algum deles. Figura 5. Detalhe de um acelerômetro instalado em uma construção histórica (Fonte: COSTA et al., 2013). Os resultados obtidos pela caracterização devem ser usados, de forma a complementar às informações recolhidas quer pela Análise documental, quer durante a Inspeção, podendo servir como base para uma eventual construção de um modelo numérico, quando for o caso. A Caracterização estrutural é a etapa do processo de avaliação de uma estrutura em que a prioridade é a aquisição de informações sobre o funcionamento do sistema estrutural e sobre as propriedades resistentes destes componentes. 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 10 Boletín Técnico 11

12 Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas e caracterização estrutural foi possível realizar o cálculo dos esforços atuantes na estrutura e compará-los com seus respetivos esforços resistentes: 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 averiguar as reais condições de funcionamento e estabilidade do sistema estrutural, e caracterizar o comportamento do sistema estrutural (Figura 6.f). 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 sistemas estruturais de CH é através da realização de ensaios dinâmicos (Figura 5). Essa técnica é bastante utilizada, uma vez que é de simples aplicação (essencialmente através de acelerômetros instalados em pontos da estrutura e recolha de espectros de acelerações, dos quais podem ser obtidas as frequências naturais, amortecimento e os modos de vibração da estrutura) e não destrutivos. A caracterização geométrica, a que se refere o presente boletim, deve ser focada no detalhamento das características geométricas dos elementos componentes dos sistemas estruturais. Dependendo do número de elementos e das características que quer levantar, podem ser utilizadas técnicas mais ou menos sofisticadas. Na Figura 7, por Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde and Humberto Varum 11

13 ALCONPAT Int. exemplo, dadas as dimensões e o elevado número de elementos estruturais componentes da Torre Relógio de Caminha, recorreu-se ao uso do Laser 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 de caracterização geométrica podem ser consultados os trabalhos desenvolvidos por Arêde et al. (2013) e Guedes, Arêde & Paupério (2013). Através das informações recolhidas nas etapas anteriores, uma caracterização mais detalhada dos danos deve ser realizadas. Nesta sub-etapa, pretende-se, além de identificar a natureza dos danos (fissuras, corrosão, deslocamentos de paredes, inclinação de pilares, etc.), identificar sua localização nos elementos componentes do sistema estrutural, bem como caracterizar sua intensidade. 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 localização) serviu de base não só para focar os esforços no âmbito do diagnóstico em elementos específicos do sistema estrutural (arcos e pilares), como também corroborou para a implementação de um sistema de monitorização (Figura 8), verificou-se que a caracterização dos danos compreende a uma etapa igualmente importante às etapas descritas. Além da identificação e localização dos danos, a recolha de informações quanto a intensidade destes, fornece subsídios mais específicos para a avaliação do estado global da CH. No caso de fissuras, por exemplo, uma boa maneira de se fazer isto é verificar as dimensões das aberturas, área e sentido da propagação e ainda a verificação quanto a progressão do dano. 12 Boletín Técnico 11

14 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 avaliação estrutural, caracterizar a composição e as propriedades dos materiais das CH é importante, por que, além de verificar o estado de conservação destes materiais, permite a aquisição de conhecimentos necessários à etapa de diagnóstico e reabilitação, uma vez que é aqui estabelecido um limite quanto a que tipos de materiais poderão ser utilizados sem descaracterizar as características da construção. Contudo, nem sempre esta sub-etapa é necessária, sendo mais indicada quando houver a necessidade de observação ou compreensão de materiais ou fenómenos pouco descritos na literatura. Essencialmente, a necessidade de realização da caracterização material é consequência da natureza dos danos observados nas etapas anteriores. Contudo, esta etapa pode ser subdivida em dois momentos: o primeiro a ser realizado in situ com recurso a meios não-destrutivos (sempre que possível), e o segundo realizado em laboratório, devido a natureza mais específica dos ensaios a serem executados. No processo de avaliação do Mercado do Bolhão (COSTA et al., 2012), a fim de se caracterizar a integridade dos elementos de madeira da estrutura da cobertura, foram realizados ensaios de determinação do teor de água dos elementos através do uso do higrómetro e ainda avaliação da velocidade de penetração de uma agulha em algumas peças de madeira com auxílio do equipamento Resistograph (Figura 9). Através do ensaio com o Resistograph é possível identificar diferenças entre as densidades das fibras da madeira, através da comparação entre as velocidades que a agulha do Resistograph apresenta para perfurar um determinado elemento de madeira. Menores valores de velocidades representam fibras mais densas, enquanto maiores valores de velocidade de penetração da agulha podem indicar a presença de vazios e, assim, indicar a degradação interna do elemento. A partir dos resultados do higrômetro, observou-se que o teor médio de água presente nos elementos analisados era de 12%, um valor que aponta para um bom estado de conservação. Pelos resultados obtidos pelo Resistograph foi possível observar que os elementos de madeira apresentavam-se dentro de uma mesma faixa de valores, o que indicou a boa integridade das peças ensaiadas. Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde and Humberto Varum 13

15 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 materiais constituintes do sistema estrutural das CH também podem ser realizados para que, na etapa de diagnóstico, uma medida de intervenção que considere as propriedades dos materiais seja adotada, a fim de que problemas futuros sejam evitados. 3.5 Modelagem numérica Sempre que houver elementos suficientes para que se proceda com a modelagem numérica da 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 como alvenarias de pedra, adobe e madeira, concretos com armadura lisa, que em relação aos sistemas Figura 10. (a) Configuração dos pontos utilizados nos ensaios dinâmicos e (b) modelo numérico construído com recurso ao FEM (Fonte: COSTA et al., 2013). 14 Boletín Técnico 11

16 Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas estruturais contemporâneos são pouco estudadas. A Figura 10 mostra um caso de aplicação de ensaios dinâmicos para modelagem numérica realizado na Torre Relógio de Caminha. Maiores detalhes desta abordagem podem ser consultados em Guedes, Arêde e Paupério (2013). Para exemplos adicionais consultar Ortega et al. (2015) e Voltsis et al. (2013). 3.6 Avaliação estrutural No seguimento do processo de avaliação de uma CH, a análise estrutural distingue-se da caracterização estrutural (visto no item 3.4) pelo seu foco. Enquanto na Caracterização estrutural o objetivo é a recolha de informações sobre as propriedades resistentes dos componentes, na Avaliação estrutural busca-se avaliar a interação entre os diversos elementos da construção e identificar seu comportamento sob efeito dos danos, bem como estabelecer uma análise global do comportamento estrutural da CH com fins de diagnóstico. No âmbito das CH, um bom nível de informação recolhidas na etapa de caracterização é essencial para que a Avaliação estrutural seja feita com sucesso, pois, por vezes, elementos decorativos podem passar a impressão de serem elementos estruturais, e vice-versa, levando a compreensão sobre o funcionamento da estrutura para longe do comportamento real. É válido lembrar que a análise estrutural deve ocorrer obrigatoriamente em dois momentos: 1) para validação do funcionamento da estrutura, logo após a recolha de informações, e 2) durante o delineamento do reforço estrutural, como modo de verificação da eficiência do reforço proposto a ser executado. Por isso que a construção de um modelo numérico poderá ser útil para antever a eficiência do método de intervenção a ser realizado. 3.7 Intervenção (Reforço/Recuperação) A medida de intervenção estrutural a ser adotada em uma CH deve ser criteriosamente analisada, face ao funcionamento da estrutural a longo prazo, com respeito as características construtivas do edificado. A utilização de materiais que descaracterizem ou que, de algum modo, não sejam compatíveis com os materiais utilizados originalmente nas CH devem ser evitados. Um exemplo desta incompatibilidade entre os materiais originais e os materiais bem planejada, compatível e eficiente pode ser dado através do caso do Castelo de Guimarães (Figura 11), em que uma das oito torres do castelo apresentou abertura de fissuras, essencialmente nas juntas, em forma de V, com o vértice na base do cunhal. Esta torre se assentava sobre um maciço rochoso, que, devido o descalçamento de seu entorno e cortes realizados no sentido vertical, com 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, resultando no surgimento da de pedra, que potencializam a ocorrência de reações de natureza alcali-agregado. diáclase do maciço, que corresponde ao sentido de abertura das fissuras evidenciadas na torre. Um bom exemplo de medida de intervenção Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde and Humberto Varum 15

17 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 principal dos danos observados, a medida de intervenção realizada centrou-se na consolidação do maciço através de pregagens (Figura 11), e ainda, recolocação de rochas na base dos maciços, a fim de atenuar a formação de fluxos de água. Em zonas em que evidenciou-se a desagregação da rocha, efetivou-se a aplicação de injeções de uma paste consolidante. Em paralelo a estas medidas, um sistema de monitorização foi instalado na torre para que os deslocamentos (em virtude da abertura das fissuras) fossem observados. Após a constatação de que os movimentos da torre haviam cessados, optou-se pela realização de um preenchimento das juntas com argamassa de cal e continuação da monitorização, a fim de se verificar futuros deslocamentos. Assim como mencionado no item 3.6, é aconselhável que durante o processo de escolha sobre qual método de reforço deve ser aplicado, o efeito deste reforço no funcionamento da estrutura deve ser avaliado previamente, e escolhido de acordo com a compatibilidade com as características da CH, de modo a não descaracterizá-la. 4. Considerações finais O Boletim Técnico - Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas apresentado neste documento, apresenta uma série de recomendações que devem ser observadas no âmbito da aplicação em CH. Uma metodologia de avaliação estrutural para CH com recurso a utilização de métodos de monitorização é proposta neste documento. De modo geral, são intercalados casos de estudos, desenvolvidos no percurso do trabalho realizado no Instituto da Construção-FEUP, ao longo da descrição da metodologia proposta, como forma de melhor exemplificar sua aplicabilidade. É valido ressaltar que a metodologia aqui proposta distingue-se dos métodos de avaliação já descritos na literatura através de sua abordagem totalmente focada para os casos de CH. Espera-se que as recomendações descritas neste 16 Boletín Técnico 11

18 Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas boletim possam vir de encontro às necessidades de implementação do estado atual da literatura na área da conservação e manutenção do patrimônio, e ainda, que sirvam de base para o desenvolvimento de casos de estudos e trabalhos no âmbito da avaliação estrutural das CH, tornando as abordagens mais assertivas e eficientes. Referências ARÊDE, A; GUEDES, J. M.; PAUPÉRIO, E.; VILA-POU- CA, N.; Avaliação experimental e monitorização de estruturas como meio de apoio à decisão de intervenção no patrimônio. In: COSTA, A. et al. (Eds.). Património Intervenção. 1. ed. Porto: FEUP, p ARÊDE, A.; PEUPÉRIO, E.; ROCHA, P.; GOMES, A.; Igreja de Santo António de Viana - Relatório de monitorização. Porto: Instituto da Costrução-FEUP, CIB. Guide for the Structural Rehabilitation of Heritage Buildings. 1. ed. Rotterdam: CIB, COSTA, A.; ARÊDE, A.; PAUPÉRIO, E.; COSTA, C.; Mercado do Bolhão - Relatório técnico. Porto: Instituto da Costrução-FEUP, FONSECA, A. V. da. Avaliação das causas dos danos e riscos de ruína e soluções de estabilização do Torreão/Baluarte Ponte da Muralha Medieval do Castelo de Guimarães. Porto: Núcleo de Geotecnia, Instituto da Costrução-FEUP, GUEDES, J. M.; ARÊDE, A.; PAUPÉRIO, E. Avaliação das características mecânicas, materiais e estruturais de construções através de experimentação in-situ. In: COSTA, A. et al. (Eds.). Património Intervenção. 1. ed. Porto: FEUP, p ICOMOS. Nara document on authenticity. Nara: ICOMOS, ICOMOS. The Cracow charter for the conservation and restoration of monuments and sites. Cracow: ICOMOS, ICOMOS. Icomos Charter- Principles for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage. In: International Council on Monuments and Sites. Anais.Thessalonik, ICOMOS. Madrid Letter s - International scientific committee on twentieth century heritage. Madrid: ICOMOS, LOPES, F.; CORREIA, M.; Património Cultural: critérios e normas internacionais de protecção. 1 ed. Caleidoscópio: Casal de Cambra, LOURENÇO, P. B. The ICOMOS methodology for conservation of cultural heritage buildings : concepts, research and application to case studies. Proceedings of the International Conference on Preservation, Maintenance and Rehabilitation of Historic Buildings and Structures. Anais.Tomar: Green Lines Institute, NERY, G. Boletín Técnico 5: Monitoração na construção civil. Mérida: ALCONPAT, ORTEGA, J.; VASCONCELOS, G.; LOURENÇO, P. B.; RODRIGUES, H.; VARUM, H. Seismic behaviour assessment of vernacular isolated buildings. In: COR- REIA; LOURENÇO; VARUM (Eds.). Seismic retrofitting: learning from vernacular architecture. 1. ed. London: Taylor & Francis, p PAUPÉRIO, E. et al. Inspeção e diagnóstico de estruturas. In: COSTA, A. et al. (Eds.). Património Intervenção. 1. ed. Porto: FEUP, p UNESCO. Convention for the protection of world heritage cultural and natural. Paris, VARUM, H.; VICENTE, R.; RODRIGUES, H.; SILVA, J. A. R. M. da.; Seismic Evaluation of Old Masonry Buildings: Performance and Strengthening (Topping B. H. V., G. Montero, R. Montenegro, Eds.). Proceedings of the Eighth International Conference on Computational Structures Technology. Anais. Stirlingshire: Civil-COmp Press, VOTSIS, R.; KYRIAKIDES, N.; TANTELE, E.; CHRY- SOSTOMOU, C.; Effect of Damage on the Dynamic Characteristics of St. Nicholas Cathedral in Cyprus (M. Papadrakakis, V. Papadopoulos, V. Plevris, Eds.)4th ECCOMAS Thematic conference on computational methods in structural and earthquake engineering. Anais. Kos Island: COMPDYN, Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde and Humberto Varum 17

19 Boletins Técnicos Alconpat BT 11 Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde & Humberto Varum Caracterización, evaluación y recuperación estructural de edificios históricosl Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas Characterization, evaluation and structural recovery of historic buildings Patrocínio de: ISBN 1234