Caracterização do Comportamento Mecânico de Alvenarias Tradicionais de Xisto

Transcrição

1 Caracterização do Comportamento Mecânico de Alvenarias Tradicionais de Xisto (ISISE U. Minho) Daniel V. Oliveira (ISISE - U. Minho) Humberto Varum (U. Aveiro)

2 Conteúdo Introdução Geografia e geologia do xisto Levantamento construtivo Caracterização material do xisto Caracterização mecânica de alvenaria de xisto Conclusões

3 Conteúdo Introdução Geografia e geologia do xisto Levantamento construtivo Caracterização material do xisto Caracterização mecânica de alvenaria de xisto Conclusões

4 Introdução Um legado cultural, arquitetónico e histórico muito importante em Portugal e na Europa; Existência de construções monumentais; Potencial turístico e económico; Inexistência de estudos sobre o comportamento material e estrutural. Bélgica França Albânia Irlanda Espanha Nova Zelândia

5 Conteúdo Introdução Geografia e geologia do xisto Levantamento construtivo Caracterização material do xisto Caracterização mecânica de alvenaria de xisto Conclusões

6 Geografia e geologia do xisto Portugal continental faz parte da maior unidade morfoestrutural da Península Ibérica. O xisto é uma rocha metamórfica que tem uma estrutura xistosa regular paralela ou prismática, na qual são visíveis a olho nu as suas camadas minerais. Xistosidade: (a) Orientação paralela regular; (b) Orientação paralela prismática (Blyth e Freitas, 1984). (adaptado de Rochas de Portugal)

7 Conteúdo Introdução Geografia e geologia do xisto Levantamento construtivo Caracterização material do xisto Caracterização mecânica de alvenaria de xisto Conclusões

8 Levantamento construtivo Regiões do Minho, Trás-os-Montes, Beiras e Alentejo; 4 visitas ao Minho, 4 visitas a Trás-os- Montes, 2 visitas às Beiras e 1 ao Alentejo; Inspeções visuais; Caracterização das tipologias construtivas e danos mais comuns Investigação desenvolvida com recurso a uma folha de levantamento e inspeção criada especificamente para as construções em xisto.

9 Caracterização do Comportamento Mecânico de Alvenarias Tradicionais de Xisto Levantamento construtivo Vila Nova de Foz Côa (Beiras) Vilar de Mouros (Minho) Paul (Beiras) Santa Maria de Émeres (Trás(Trás-osos-Montes) Mértola (Alentejo)

10 Caracterização do Comportamento Mecânico de Alvenarias Tradicionais de Xisto Levantamento construtivo Castelos Pontes

11 Caracterização do Comportamento Mecânico de Alvenarias Tradicionais de Xisto Levantamento construtivo Edifícios religiosos Torres, Moinhos de vento, azenha

12 Conteúdo Introdução Geografia e geologia do xisto Levantamento construtivo Caracterização material do xisto Caracterização mecânica de alvenaria de xisto Conclusões

13 Caracterização material do xisto Locais de extração das amostras SA - Serra de Arga BA - Barqueiros CM - Carrazedo de Montenegro FC - Vila Nova de Foz Côa SM - Sobral de São Miguel SA CM BA FC SM

14 Caracterização material do xisto Ensaios laboratoriais para a caracterização material Microscopia ótica Microscopia eletrónica de varrimento Resistência à absorção de água à pressão atmosférica (EN 13755:2005) Resistência à absorção de água por capilaridade (EN 1925:2006) Ensaio de ultrassons (ASTM E797-05) Resistência à compressão uniaxial (EN 1926:2006) Resistência à compressão superficial (EN :2003) Resistência à carga de ponta (IRSM 1985) Resistência à cristalização de sais (EN 12370:2001)

15 Caracterização do Comportamento Mecânico de Alvenarias Tradicionais de Xisto Caracterização material do xisto Microscopia ótica (Ampliação 6x) Microscopia ótica (Ampliação 50x) FC SA FC CM CM SM SM BA BA

16 Caracterização material do xisto Resistência à absorção de água à pressão atmosférica (EN 13755:2005) Tipo de xisto Absorção de água (%) Densidade (Mgm -3 ) Porosidade (%) FC 0,57 2,76 1,6 SA 2,99 2,53 7,4 CM 1,48 2,66 3,9 SM 3,55 2,82 10,0 BA 1,82 2,61 4,7 Classificação da porosidade dos xistos ensaiados Tipo de xisto Classe Descrição FC 4 Baixa SA 3 Média CM 4 Baixa SM 3 Média BA 4 Baixa

17 Caracterização material do xisto Resistência à absorção de água por capilaridade (EN 1925:2006) Tipo de xisto FC SA CM SM BA Direção Coef. absorção 1,8 1,7 17,8 18,6 6,7 11,7 10,3 23,6 4,7 8,2 (g/m 2 s 0,5 ) FC SA BA CM SM

18 Caracterização material do xisto Ensaio de ultrassons (ASTM E797-05) Tipo de xisto FC SA CM SM BA Direção S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S2 Média (m/s) 3692,4 4428,8 5712,4 2280,9 2968,2 3782,7 1456,2 2695,3 4121,4 626,0 5188,8 5267,5 2384,7 4822,4 5255,4

19 Caracterização material do xisto Resistência à compressão uniaxial (EN 1926:2006) Tipo de xisto FC SA CM SM BA Direção Média (MPa) 144,9 151,9 46,0 45,4 79,1 98,4 53,6 29,7 142,3 88,6

20 Caracterização material do xisto Resistência à carga de ponta (IRSM 1985) Tipo de xisto FC SA CM SM BA Direção Média (MPa) 5,0 4,8 1,5 1,1 1,9 1,3 2,1 0,5 4,0 1,8

21 Caracterização material do xisto Cristalização de sais (EN 12370:2001) Tipo de xisto FC SA CM SM BA Média da variação de massa (%) 0,15-0,36-1,09 0,42 0,38 Provete final Número de ciclos até à rotura Estado final Rotura e muito Rotura e muito Rotura e pouco Rotura e pouco Pouco degradado degradado degradado degradado degradado

22 Caracterização material do xisto Conclusões da caracterização do xisto Tipo de xisto Direção Resistência à compressão Porosidade Resistência à cristalização de sais Vila Nova de Foz Côa Alta Alta Baixa Resistente Serra de Arga Moderada Moderada Média Não resistente Carrazedo de Montenegro Alta Alta Baixa Não resistente Sobral de São Miguel Moderada Moderada Média Não resistente Barqueiros Alta Alta Baixa Não resistente

23 Conteúdo Introdução Geografia e geologia do xisto Levantamento construtivo Caracterização material do xisto Caracterização mecânica de alvenaria de xisto Conclusões

24 Caracterização mecânica da alvenaria de xisto Análise da argamassa Constituintes Barro Pó de calcário Areia fina Areia média Areia grossa Constituintes do solo artificial (%) Resistência à flexão Resistência à compressão Valor médio (MPa) 0,58 1,15 CoV (%) 4,73 6,94

25 Caracterização mecânica da alvenaria de xisto Ensaios de resistência à compressão uniaxial (EN :2001) Prismas Resistência Módulo de Elasticidade (MPa) (MPa) PAT 3,76 164,57 PAA 3,88 373,31

26 Caracterização mecânica da alvenaria de xisto Ensaios de resistência à compressão diagonal a muretes (ASTM E519-02) Paredes Resistência ao corte Módulo de distorção (MPa) (MPa) NR1 0,02 4,27 NR2 0,04 79,02 NR3 0,02 14,21 Média 0,03 32,50 CoV (%) 55,15 124,90

27 Caracterização mecânica da alvenaria de xisto Ensaios de resistência à compressão diagonal a muretes (ASTM E519-02)

28 Conteúdo Introdução Geografia e geologia do xisto Levantamento construtivo Caracterização material do xisto Caracterização mecânica de alvenaria de xisto Conclusões

29 Conclusões A variação de tipologias construtivas está diretamente relacionada com a população, a sua vida quotidiana e o seu nível económico. A variação do xisto e das suas propriedades ao longo do território é um dos principais fatores para as diferentes tipologias encontradas. Os planos de anisotropia, que variam mediante o tipo de formação metamórfica, têm um papel preponderante no comportamento físico-químico e mecânico dos xistos. O xisto extraído de Vila Nova de Foz Côa é o que apresenta melhores propriedades de resistência e durabilidade entre os cinco tipos de xisto estudados. Os xistos com maior resistência à compressão atingem valores de resistência da ordem de grandeza correspondente ao granito, sendo que os xistos menos resistentes apresentam resistências comparáveis ao arenito ou calcário. O mesmo é verificado quando analisada a porosidade e a densidade. Em termos de ensaios mecânicos, pode-se concluir que a alvenaria tradicional de xisto de dois paramentos ensaiada possui resistência à compressão de 4MPa, módulo de elasticidade de 370MPa, resistência ao corte de 0,03MPa e módulo de distorção de 30MPa.

30 Agradecimentos Ao ISISE () agradece-se o apoio no desenvolvimento da investigação; A investigação foi financiada desde 2012 pela Fundação para a Ciência e Tecnologia através da bolsa individual de doutoramento SFRH/BD/82600/2011; Ao Prof. Doutor Carlos Alves do Departamento de Ciências da Terra da Universidade do Minho; Ao Prof. Doutor Aires Camões do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho; Aos técnicos de laboratório da Universidade do Minho; Às empresas Solicel, Soardosia e ArteCanter.

31 Caracterização do Comportamento Mecânico de Alvenarias Tradicionais de Xisto (ISISE U. Minho) Daniel V. Oliveira (ISISE - U. Minho) Humberto Varum (U. Aveiro)