TEATRO CIRCO DE BRAGA: AMPLIAÇÃO SUBTERRÂNEA SOB ESTRUTURA CENTENÁRIA

Transcrição

1 TEATRO CIRCO DE BRAGA: AMPLIAÇÃO SUBTERRÂNEA SOB ESTRUTURA CENTENÁRIA A. PINTO Tecnasol FGE Amadora M. GOUVEIA Tecnasol FGE Amadora J. CHAVES Soares da Costa Porto V. BARROS CIVICRETE Lisboa P. LOPES Tecnasol FGE Amadora M. MACHADO SPGO Lisboa SUMÁRIO A presente comunicação tem como objectivo a descrição dos principais critérios de concepção e execução que orientaram as soluções estruturais e geotécnicas adoptadas na obra de recuperação e ampliação subterrânea do Teatro Circo. É efectuado um particular destaque ao Plano de Instrumentação e Observação implementado, o qual permitiu analisar e controlar o comportamento da estrutura centenária durante os trabalhos de escavação e de recalçamento.. INTRODUÇÃO Os trabalhos de recuperação e ampliação subterrânea do Teatro Circo determinaram a necessidade de efectuar uma escavação com cerca de m de altura máxima para a construção de um novo auditório e respectivas infraestruturas de apoio. Estes trabalhos exigiram a preservação, sobre a área de escavação, correspondente à plateia, a parte dos três níveis de balcões e à entrada principal do Teatro, da zona central do edifício centenário (fig., 2 e 3). Figura : Vistas da entrada principal e do interior do Teatro no início dos trabalhos.

2 2. PRINCIPAIS CONDICIONAMENTOS 2. Condicionamentos de Ordem Construtiva Atendendo à necessidade de preservar a integridade do edifício, considerou-se fundamental que a intervenção fosse efectuada de modo a que o seu impacto na estabilidade e aparência do mesmo fosse minimizado. Neste contexto, foi importante a adopção de soluções construtivas compatíveis com o recurso a equipamentos ajustados aos espaços e acessos disponíveis e que permitissem a execução dos trabalhos limitando as vibrações e os ruídos. Outro condicionamento que afectou a solução estrutural adoptada resultou da necessidade de conferir o necessário isolamento acústico entre a plateia a reconstruir e o novo auditório (fig. 2). Corte Longitudinal - Entrada Principal 94,5 Solo Residual Foyer 00 Galeria Ventilação º Balcão Plateia Novo Auditório 89,4 Área a Escavar Maciço Granitíco Figura 2: Corte longitudinal tipo e vista dos trabalhos de furação. 2.2 Condicionamentos relativos a Condições de Vizinhança O Teatro Circo localiza-se numa zona nobre da cidade de Braga, no cruzamento da Av. da Liberdade com a Rua Gonçalo Sampaio. Neste enquadramento, embora a intervenção tenha sido efectuada integralmente no interior do Teatro, considerou-se indispensável que as soluções propostas não afectassem a funcionalidade das edificações e infraestruturas vizinhas (fig. 3). Fosso Rua Gonçalo Sampaio Plateia Foyer Entrada Principal Edifício Vizinho (estrutura alvenaria pedra) Av. da Liberdade Figura 3: Planta de localização e vista do Teatro a partir da Av. da Liberdade.

3 2.3 Condicionamentos de ordem Geológica e Geotecnica O edifício do Teatro Circo encontra-se fundado numa zona caracterizada pela ocorrência superficial de uma camada de solo vegetal, com cerca de 2 a 6m de possança, recobrindo o solo residual granítico, de baixa compacidade. Sob este último, foi detectado o maciço granitíco, a profundidades variáveis entre os 4 e os 5m. No que se refere à presença de nível freático, exceptuando escorrências pontuais, associadas ao estado de fracturação do maciço e a períodos de maior pluviosidade, a mesma não foi assinalada a cima da cota final de escavação (fig. 4). Perfil Geológico - Corte Longitudinal - Entrada Principal Foyer 94,5 (Limite da Escavação) 00 º Balcão Plateia Solo Residual 89,4 (Limite da Escavação) Maciço Granitíco Figura 4: Vista dos trabalhos de escavação e perfil geológico longitudinal. 3. SOLUÇÕES ESTRUTURAIS A nova estrutura, correspondente ao auditório enterrado, a construir sob a antiga plateia, é do tipo tradicional, dispondo de pavimentos em lajes maciças de betão armado, com espessuras a variar entre 0,20 e 0,40m. Estas lajes apoiam em pórticos formados por vigas, pilares e paredes, igualmente em betão armado. Na periferia, as lajes apoiam na parede da contenção periférica. Fosso Corte Longitudinal - Corte Longitudinal - Corte 2-2 V 2 2 V5 V5 V5 V7 V6 PAR 6 PAR 7 V V6 00 V7 PAR Pav. madeira Laje Vigas V5 Pré-esforçadas 89,4 Junta em neoprene V V5 Aparelho de apoio Contenção Área a Escavar PAR 8 Figura 5: Planta e corte da laje principal ao nível do piso térreo.

4 A plateia e o novo auditório, a construir sob a primeira, são separados por uma laje de betão armado, a qual, por exigências de acústica, deverá ser estruturalmente independente da restante estrutura. Neste enquadramento, e atendendo ao vão a vencer, de cerca de 5m, correspondente à largura do novo auditório enterrado, foi adoptado para este pavimento uma solução de laje maciça com espessura de 0,20m, apoiada em vigas de betão armado pré-esforçado com secção de 0,85x0,60m 2. Estas vigas encontram-se, por sua vez, apoiadas em pórticos longitudinais de betão armado através de aparelhos de apoio que materializam a separação estrutural exigida. Esta laje irá constituir o tecto do novo auditório, sendo instalado sobre a mesma uma estrutura em madeira que constituirá o piso da plateia reconstruída (fig. 5). 3. SOLUÇÕES DE CONTENÇÃO E RECALÇAMENTO 4. Soluções de Contenção Atendendo aos condicionamentos existentes, a contenção periférica foi construída através de dois tipos de solução, condicionadas pela necessidade de não executar ancoragens definitivas na zona da plateia e do novo auditório. Solução A - Zonas onde a intervenção só podia ser efectuada do lado da escavação: contenção através de uma estrutura em betão armado, provisoriamente ancorada e escorada, considerando o impulso total provocado pelas paredes de alvenaria de pedra adjacentes à estrutura de contenção. A contenção periférica foi executada de acordo com a tecnologia denominada de Munique, apresentando a vantagem de permitir executar, durante a escavação, a parede definitiva por painéis, apoiados provisoriamente em microestacas. Nas zonas onde era necessário garantir um pé-direito superior a um piso, sem a realização de ancoragens definitivas, a parede foi executada de acordo com a tecnologia Munique, com uma espessura da parede de 0,30m nos painéis dos níveis superiores e de 0,50 m, nos painéis localizados nos níveis inferiores (fig. 6). Contenção Tipo A - Secção Tipo º Balcão Plateia 00 Pav. Laje Novo Auditório 89,4 Ancoragens provisórias Área a Escavar Figura 6: Soluções de contenção tipo A.

5 Solução B - Zonas onde a realização prévia de escavações permitia executar o recalçamento das paredes de forma simétrica: execução de uma contenção tipo "Munique" corrente, com escavação simétrica, tendo as paredes localizadas dos dois lados da escavação sido solidarizadas através de tirantes (fig. 7). Contenção Tipo B - Secção Tipo Recalçamento - Secção Tipo º Balcão Plateia 00 Novo Auditório 89,4 Área a Escavar Pormenor A Tirantes Pormenor B Pilar/Parede a recalçar Barras Gewi Futura Viga Futura Laje Maciço de Travamento Microestacas Tirantes Figura 7: Soluções de contenção tipo B e de recalçamento de pilares e de paredes. 4.2 Soluções de Recalçamento de Pilares e Paredes Em função dos condicionamentos descritos, o recalçamento dos pilares e paredes localizados no interior, ou adjacentes, à zona de escavação, foi efectuado através do recurso a microestacas de coroa circular, em aço de alta resistência (f syd > 560 MPa), solidarizadas no seu coroamento através de maciços ou vigas de recalçamento em betão armado. Estes últimos elementos tinham como principal função a transmissão das cargas das fundações originais do edifício para as microestacas. De forma a facilitar esta transferência de carga, a solidarização dos elementos verticais a recalçar aos maciços ou às vigas foi executadas através de mecanismos de costura constituídos por barras Gewi, pré-esforçadas por aperto. As microestacas foram seladas nas formações competentes com comprimento adequado (fig. 7, 8, 9 e ). Área a Escavar Figura 8: Planta do recalçamento e vista dos pilares localizados junto à entrada principal.

6 Em função da altura de escavação, no caso das microestacas localizadas no interior da área de escavação, foram executados maciços intermédios de betão armado para o travamento horizontal das microestacas e diminuição do respectivo comprimento de encurvadura. Os mesmos maciços dispunham ainda da função de protecção das microestacas contra eventuais impactos provocados pelos equipamentos durante os trabalhos de escavação (fig. 0 e ). Figura 9: Soluções de recalçamento dos pilares e paredes existentes. Numa fase posterior, após a execução dos novos elementos de fundação e da nova estrutura, assegurando o consequente apoio definitivo da estrutura recalçada, as microestacas e todos os elementos provisórios não compatíveis com o Projecto de Arquitectura deverão ser cortados e/ou demolidos. O processo a adoptar para esta segunda transferência de carga prevê o recurso a macacos planos, garantindo assim o ajuste das ligações entre as novas fundações e as existentes, através do alívio prévio das cargas acomodadas pelas microestacas. O valor e o faseamento da carga a aplicar aos macacos será função da análise do comportamento global, até à data da referida operação, da estrutura recalçada, aferido através dos resultados do Plano de Instrumentação e Observação implementado. Os macacos serão perdidos, pelo que a última injecção será efectuada com argamassa fluída de alta resistência (fig. 2). Figura 0: Maciços de travamento das microestacas de recalçamento de pilares e paredes.

7 Figura : Soluções de recalçamento dos pilares e das paredes de apoio aos balcões. Sempre que possível, procurou-se evitar a realização da segunda transferência de carga, posicionando as microestacas em zonas compatíveis com as soluções previstas no âmbito do Projecto de Arquitectura, de forma a poder dispensar o respectivo corte. Esquema de colocação dos Macacos Planos Pilar / Parede a recalçar Barras Gewi Chapa metálica Macaco plano (N máx =600 kn) Parede / Fundação definitiva Funcionamento dos Macacos Planos Em descarga hd Em carga hc hc - hd = 25mm: curso máximo Circuito Hidráulico Grupos de macacos planos G G G2 G2 Macaco Plano em descarga Saída do fluído Entrada do fluído Microestacas Manómetro G Manómetro G2 Bomba Figura 2: Esquema de colocação e funcionamento dos macacos planos. 5. PLANO DE INSTRUMENTAÇÃO E OBSERVAÇÃO 5. Objectivo O Plano de Instrumentação e Observação (P.I.O.) foi definido com o objectivo de permitir o controlo sistemático e pró-activo do comportamento da estrutura do Teatro, em particular durante as operações de transferência de carga e de escavação. Assim, o mesmo consistiu na instalação de um conjunto de pontos objecto em locais condicionantes do desempenho estrutural, assim como da respectiva observação, segundo procedimentos e técnicas apropriadas, de forma a controlar os deslocamentos preponderantes da estrutura existente.

8 Na definição do P.I.O. foram considerados os critérios de concepção e de dimensionamento, assim como o faseamento construtivo, nomeadamente as fases de transferência de carga e de escavação, onde existia o risco de ocorrência de incidentes provocados pelos equipamentos. No enquadramento descrito, justificava-se a monitorização de deslocamentos, em particular os altimétricos. Verificou-se igualmente a necessidade de monitorizar alguns deslocamentos planimétricos, de forma a prevenir a possibilidade de ocorrência de fenómenos de instabilidade lateral e de controlar a respectiva grandeza, nas microestacas, nos pilares e paredes recalçados e ainda nas paredes da contenção periférica a executar. 5.2 Metodologias Para efeitos da determinação dos deslocamentos verticais foi preconizada a observação diária, durante as fases críticas da obra, através de nivelamento geométrico óptico, com precisão de +/- 0,5mm, recorrendo à utilização de um nível automático, provido de micrómetro de lâminas plano-paralelas, entre outros acessórios. Os pontos objecto eram constituídos por réguas graduadas, em inox, fixadas nos locais e elementos estruturais a monitorizar. Estas réguas funcionavam, assim, como miras de nivelamento de instalação permanente. A cota altimétrica de cada um destes pontos objecto era determinada através do desnível observado entre cada um deles e um ou mais pontos de referência, designados por bench-marks - BM (fig. 3). BM R5N R6N R7N R8N R9N BM2 A5P A6P A7P A8P A9P A5N A6N A7N A8N A9N Réguas BM3 Alvos Topográficos Figura 3: Localização das réguas e dos alvos topográficos. Como referências altimétricas foram executadas três microestacas com cerca de 5m de comprimento, no interior do Teatro, em locais devidamente seleccionados, a fim de facilitar as observações dos pontos objecto. As três marcas de referência (BM) foram interligadas altimétricamente, através de nivelamento geométrico de precisão. Foram também instaladas três marcas de referência auxiliares, no exterior do edifício do Teatro, nos passeios da Av. da Liberdade. Periodicamente, todas as seis marcas de referência eram interligadas altimétricamente, permitindo, assim, detectar pequenos assentamentos que, entretanto, pudessem ocorrer nas marcas de referência localizadas no interior do edifício. Com este procedimento conseguiu-se o controle permanente de todas as cotas altimétricas dos pontos de referência interiores e, consequentemente, dos pontos objecto de observação.

9 Para efeitos da determinação dos deslocamentos horizontais preconizou-se a utilização de um sistema integrado de monitorização óptica, 3D, designado por MONMOS Mono Mobile 3D Station. Trata-se de um sistema especialmente concebido, com precisão de leitura de +/- mm, para a determinação de distâncias entre pontos objecto, em particular convergências/cordas. Neste caso, os pontos objecto eram alvos planos, retro-reflectores, constituídos por microprismas de reflexão, sobre uma base plástica auto-aderente. Os sistemas de monitorização topográfica 3D recorrem à instalação de pontos de referência, supostos fixos, pelo que foi a partir destes pontos fixos que foi definido um sistema de eixos de referência, relativamente ao qual eram determinados os deslocamentos tridimensionais relativos (fig. 3). Podendo toda a estrutura existente sofrer deslocamentos tridimensionais, a instalação de pontos fixos, ainda que em locais teoricamente mais rígidos da estrutura existente, poderiam originar dificuldades na determinação dos deslocamentos absolutos. Mesmo assim, foram instalados dois pontos fixos, o valor mínimo exigido. Para limitar aos problemas referidos, toda a instalação e todas as observações foram executadas de forma cruzada por modo a determinar, com a maior fiabilidade, os deslocamentos relativos entre elementos estruturais instrumentados (convergências/cordas), mesmo que os pontos fixos pudessem sofrer deslocamentos. 5.3 Análise de Resultados Tendo em consideração os objectivos pretendidos e o estado da obra no início de Setembro de 2002, escavações praticamente concluídas e segunda transferência de carga por efectuar, podiam, nesta data, ser efectuadas as seguintes considerações (fig. 4): - Os deslocamentos verticais têm-se enquadrado nos valores expectáveis, pelo que foram, em geral, validados os critérios de concepção. Verificou-se que a maior variação, cerca de 6mm, ocorreu a quando da primeira transferência de carga, estando relacionada com o encurtamento elástico dos tubos metálicos que constituem as microestacas. Constatouse ainda um ligeiro incremento dos deslocamentos verticais com a evolução dos trabalhos de escavação ao longo do tempo, em virtude destes últimos terem determinado o incremento do comprimento de encurvadura das microestacas. Deslocamentos Verticais das Réguas [mm] 0 8 R5N R6N R7N R8N R9N Jan-02 Janeiro 5-Mar-02 Março 4-Mai-02 Maio 23-Jun-02 Julho 2-AgSet. Alvos: Deslocamentos das Cordas [mm] 0 A5N-A5P A6N-A6P A7N-A7P A8N-A8P A9N-A9P Fev-02 Janeiro 4-Abr-02 Março 3-Jun-02 Maio 23-Jul-02 Julho -Set-02 Set. ª Transferência de Carga Escavação ª Transferência de Carga Escavação Figura 4: Resultados do Plano de Instrumentação e Observação (ver localização na fig. 3).

10 - Os deslocamentos horizontais têm-se enquadrado em valores admissíveis, podendo as variações das convergências/cordas traduzir deslocamentos induzidos por desvios de verticalidade das microestacas durante as operações de furação em materiais heterogéneos, constituídos por blocos de granito, potenciados pelo desconfinamento ditado pelas escavações, pela aplicação de pré-esforço nas ancoragens da contenção periférica e ainda pelos trabalhos de escavação. Relativamente às consequências destes últimos trabalhos nos deslocamentos horizontais, destacam-se situações de natureza construtiva, como a ocorrência de pequenos impactos, assim como a sua evolução ao longo do tempo, por vezes, de forma assimétrica. Seguir-se-á a segunda transferência de cargas, por ventura a fase menos problemática em termos de execução, mas em que o controle dos deslocamentos verticais residuais deverá ser criterioso, tendo em consideração os objectivos acima enunciados. 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS Na sequência de trabalhos já apresentados [], a obra descrita permite comprovar a gama e a versatilidade das soluções actualmente disponíveis e adoptadas no Teatro Circo, destacando-se, em especial, a forma como as mesmas foram ajustadas às particularidades de um cenário complexo. Pela sua importância, destaca-se o papel do Plano de Instrumentação e Observação adoptado, confirmando-se como ferramenta fundamental de controlo e gestão de risco em intervenções com a dimensão e enquadramento da presente, permitindo a validação, em tempo útil, dos principais critérios de concepção e de execução [2]. 7. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Câmara Municipal de Braga a permissão para a divulgação dos aspectos técnicos apresentados na presente comunicação. 8. REFERÊNCIAS [] Pinto, A.; Ferreira, S.; Barros, V. - Underpinning solutions of historical constructions - III Seminário Internacional Possibilidades das técnicas numéricas e experimentais, Novembro 200, Universidade do Minho Guimarães, Consolidation and Strengthening Techniques, p [2] Pinto, A.; Lopes, P.; Costa, R; Ferreira, S. - "Importância da caracterização geotécnica e da observação na gestão do risco em obras de contenção" - 8º Congresso Nacional de Geotecnia - Vol. 2, Tema 2, Abril 2002, L.N.E.C. - Lisboa, p