REFORÇO SÍSMICO EM PAREDES DE. Paula Lamego

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1 N.24 Novembro 2005 REFORÇO SÍSMICO EM PAREDES DE ALVENARIA DE PEDRA ARGAMASSA REABILITAÇÃO DE EDIFÍCIOS Paula Lamego

2 EDIÇÃO: CONSTRULINK PRESS A monografia apresentada foi realizada na cadeira de Reabilitação de Edifícios, do Mestrado em Construção do Instituto Superior Técnico. CONSTRULINK, S.A. Rua Vilhena de Barbosa, N.º 4, 1.º Dto Lisboa Tel: apoio@construlink.com Coordenador: Pedro Vaz Paulo Editores: Jorge Sequeira

3 ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO AS PAREDES EM ALVENARIA DE PEDRA ARGAMASSADA O sistema construtivo Alvenaria de pedra sem aparelhamento Alvenaria de pedra com aparelhamento Alvenaria de pedra de duas faces TIPOLOGIAS CONSTRUTIVAS EM PAREDES DE ALVENARIA DE PEDRA ARGAMASSADA Edifícios com estrutura de alvenaria de pedra anteriores a Edifícios com estrutura de alvenaria da época pombalina e similares, entre 1755 e Edifícios com estrutura de alvenaria do tipo gaioleiro, entre 1870 e Edifícios mistos de alvenaria e betão armado, entre 1930 e REFORÇO SÍSMICO EM PAREDES DE ALVENARIA DE PEDRA ARGAMASSADA Execução de nova estrutura de betão armado sem abertura de rasgos na alvenaria Execução de nova estrutura de betão armado com abertura de rasgos na alvenaria Introdução de novos elementos estruturais, sem descompressão da alvenaria Desmonte de pavimentos de madeira e sua substituição por lajes de betão armado ou mista Reforço da ligação dos pisos de madeira com alvenaria exterior com recurso a peças metálicas Reforço de pisos de madeira com vigas metálicas Cintagem dos pisos Encamisamento e adição de betão Pré-esforço exterior Contrafortes de alvenaria Juntas estruturais Tirantes Conectores de confinamento da alvenaria Pregagens aderentes em alvenaria Materiais compósitos em alvenaria Reboco armado e conectores CONCLUSÕES BIBLIOGRAFIA

4 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Esquema de assentamento de alvenaria em pedra sem aparelhamento, adaptado de [10]... 7 Figura 2: Muro em alvenaria de pedra sem aparelhamento, adaptado de [Gomes, 2004]...7 Figura 3: Esquema de assentamento de alvenaria em pedra sem aparelhamento, adaptado de [10]... 7 Figura 4: Muro em alvenaria de pedra sem aparelhamento, adaptado de [Gomes, 2004]...7 Figura 5: Esquema de assentamento de alvenaria em pedra sem aparelhamento, adaptado de [10]... 8 Figura 6: Muro em alvenaria de pedra sem aparelhamento, adaptado de [Gomes, 2004]...8 Figura 7: Esquema de assentamento de alvenaria em pedra sem aparelhamento, adaptado de [10]... 9 Figura 8: Edifício em Sintra construído em alvenaria de pedra, adaptado de [Pinho, 2000] Figura 9: Gaiola tridimensional de madeira, característica da reconstrução pombalina de Lisboa, após o terramoto de 1755, adaptado de [Pinho, 2000]...13 Figura 10: Pormenor da estrutura de madeira da parede da gaiola, adaptado de [Pinho, 2000].14 Figura 11: Aspecto de um frontal, adaptado de [Pinho, 2000] Figura 12: Colapso de um gaioleiro, provocado por uma escavação próxima, adaptado de [Pinho, 2000]

5 Figura 13: Esquema de ancoragem da nova estrutura em betão armado, adaptado de [3] Figura 14: Esquema de inserção da nova estrutura em betão armado, adaptado de [3] Figura 15: Pormenor de encastramento da nova estrutura em betão armado, adaptado de [3].. 20 Figura 16: Pormenor da introdução de novos elementos estruturais, adaptado de [3] Figura 17: Substituição integral do antigo pavimento, adaptado de [3] Figura 18: Esquema da introdução de peças para solidarização da estrutura, adaptado de [Cóias e Silva, 2001] Figura 19: Pormenor de antiga ligação entre parede principal e pavimento em madeira, adaptado de [Lamego; Alberty, 2005] Figura 20: Esquema de reforço dos pavimentos com vigas, adaptado de [Cóias e Silva, 2001] Figura 21: Cintagem de pisos, adaptado de [Domingues, 1999] Figura 22: Pormenor de cabos de pré-esforço em viga de betão armado, adaptado de [3] Figura 23: Contrafortes em alvenaria de pedra, adaptado de [3] Figura 24: Esquema de aplicação de tirantes activos, adaptado de [3]...28 Figura 25: Esquema de aplicação de tirantes passivos aderentes, adaptado de [Cóias e Silva, 2001] Figura 26: Pormenor de aplicação de um tirante passivo não aderente, adaptado de [3] Figura 27: Esquema de aplicação de conector fixo por métodos mecânicos, adaptado de [3]...30 Figura 28: Esquema de aplicação de conector fixo com o auxílio de manga deformável, adaptado de [3]...30 Figura 29: Esquema de aplicação de pregagem, adaptado de [3] Figura 30: Pormenor de aplicação de faixa de material compósito, adaptado de [3] Figura 31: Pormenor da aplicação de reboco armado com conectores, adaptado de [3]...33 Figura 32: Esquema de aplicação de conector em reboco armado, adaptado de [3]

6 1 INTRODUÇÃO Como é do conhecimento geral, a alvenaria de pedra argamassada, embora tenha bom comportamento à compressão, não possui resistência à flexão ou ao esforço transverso. De acordo com os Censos 2001, existem em Portugal (Continente e Ilhas) edifícios em alvenaria de pedra argamassada que representam cerca de 58% do edificado total, estando a sua grande maioria em mau estado de conservação. Assim sendo, tendo em conta os factores acima referidos e, principalmente, a segurança dos seus ocupantes e da população em geral, importa estudar soluções que contribuam para a segurança e bem estar de todos nós. Uma dessas soluções passa por reforçar estruturalmente esse tipo de edifícios que tanto preocupa (e com razão) os técnicos portugueses. Se a tudo isto acrescentarmos que Portugal se encontra numa zona com actividade sísmica elevada, tanto em termos de periodicidade, como em termos de intensidade, torna-se então imperativo que o reforço estrutural inclua obrigatoriamente reforço sísmico. 2 AS PAREDES EM ALVENARIA DE PEDRA ARGAMASSADA Este tipo de parede em edifícios antigos resulta da associação de elementos em pedra, unidos entre si por argamassa de cal. O seu equilíbrio, bem como a sua 1 Fonte: Instituto Nacional de Estatística - Portugal- CENSOS

7 função resistente, é garantida pelas tensões de compressão introduzidas pela acção da gravidade e pelo atrito gerado entre os elementos. A sua utilização, tal como todos os materiais que se utilizam em construção civil, tem vantagens e desvantagens. O principal factor que levou à sua utilização como material de construção, foi o facto de a pedra ser um material que se encontrava facilmente na natureza. Para além disso, possui uma boa resistência ao fogo e uma durabilidade elevada, e a sua aplicação em paredes com espessuras relativamente elevadas origina um elemento com bom comportamento térmico e acústico. Como desvantagem temos a sua fraca resistência mecânica. No caso de surgirem, no seu interior, tensões de tracção ou de flexão, a sua tendência é para a abertura, quase imediata, de fissuras. Quanto às tensões de compressão, o seu comportamento torna-se um pouco melhor, embora não chegue a atingir os valores de resistência que estamos hoje em dia habituados com a utilização de betão. 2.1 O sistema construtivo O comportamento e aspecto estético de uma parede em alvenaria de pedra varia muito consoante o sistema construtivo utilizado. Apresentam-se em seguida as características básicas de cada um dos sistemas: sem aparelhamento, com aparelhamento e de duas faces Alvenaria de pedra sem aparelhamento Assentamento de pedras toscas, angulosas e irregulares, tanto em forma como em dimensão, ligadas entre si por argamassa ordinária. As pedras devem ser assentes nas duas direcções, por forma a conferir um melhor travamento à parede. 6

8 Figura 1: Esquema de assentamento de alvenaria em pedra sem aparelhamento, adaptado de [10]. Figura 2: Muro em alvenaria de pedra sem aparelhamento, adaptado de [Gomes, 2004] Alvenaria de pedra com aparelhamento Tratam-se de paredes em que as pedras são desbastadas por forma a que o seu acabamento final seja o mais plano possível. Quando a dimensão das pedras preenche toda a espessura da paredes, designa-se pedra aparelhada em perpianho. Caso contrário, chama-se pedra aparelhada em silharia. Figura 3: Esquema de assentamento de alvenaria em pedra sem aparelhamento, adaptado de [10]. Figura 4: Muro em alvenaria de pedra sem aparelhamento, adaptado de [Gomes, 2004]. Figura 5: Esquema de assentamento de alvenaria em pedra sem aparelhamento, adaptado de [10]. Figura 6: Muro em alvenaria de pedra sem aparelhamento, adaptado de [Gomes, 2004]. 7

9 2.1.3 Alvenaria de pedra de duas faces Situação em que as pedras têm forma irregular e são assentes em dois panos, um interior e outro exterior. No meio faz-se um enchimento com material de pequenas dimensões e argamassa. Habitualmente, o seu travamento é garantido com a colocação de ligadores em pedra, madeira ou ferro, que atravessam toda a espessura da parede e impedem assim o seu esboroamento lateral. Figura 7: Esquema de assentamento de alvenaria em pedra sem aparelhamento, adaptado de [10]. 3 TIPOLOGIAS CONSTRUTIVAS EM PAREDES DE ALVENARIA DE PEDRA ARGAMASSADA O nosso parque habitacional foi sofrendo, ao longo dos tempos, diversas alterações, motivadas pelo aparecimento de novos materiais, novas tecnologias e novos conhecimentos. O primeiro material utilizado em Portugal para a construção de edifícios com altura relativamente elevada, foi a terra crua (taipa ou adobe), à qual se foi adicionando a pouco e pouco pequenos fragmentos de pedra por forma a aumentar a sua capacidade resistente. 8

10 Seguiu-se então a alvenaria de pedra que perdurou durante bastante tempo. Os edifícios começaram por ser constituídos fundamentalmente por paredes em alvenaria de pedra (com junta seca ou argamassada) e pavimentos em vigamento de madeira. Após o sismo de 1755, foi adoptada a gaiola pombalina na reconstrução de Lisboa, construção esta que já possui estrutura sismo-resistente. Cerca de 100 anos depois, veio o esquecimento, e começaram-se a registar pequenas deturpações da gaiola pombalina que se agravaram ao longo dos tempos. A este tipo de construção atribuiu-se o nome de gaioleiro. Em 1930 surgiu então o betão como material de construção resistente. Foi primeiramente introduzido como pavimento de zonas húmidas (casas de banho e cozinha), embora rapidamente tenha substituído, na totalidade, os pavimentos em madeira. Entre 1940 e 1960 começou-se a substituir progressivamente as paredes em alvenaria de pedra por alvenaria de tijolo. Tabela 1: Caracterização do parque habitacional de Lisboa Data Antes de 1755 Entre 1755 Tipo de estrutura Alvenaria de pedra e Alvenaria da época pombalina e similares 1870 Entre 1870 e Alvenaria tipo gaioleiro 1930 Entre 1930 e Estrutura mista de alvenaria de pedra e betão armado 1940 Entre 1940 e Betão armado e alvenaria de tijolo 1960 Posterior a 1960 Betão armado 9

11 3.1 Edifícios com estrutura de alvenaria de pedra anteriores a 1755 Após o sismo de 1755, foram os edifícios construídos com este tipo de estrutura que resistiram, total ou parcialmente, ao impacto. São hoje em dia considerados edifícios de interesse histórico. Caracterizam-se pelas paredes exteriores em alvenaria, pelo pé-direito reduzido, grande densidade de paredes e poucas aberturas para o exterior. Costumam ter 2, 3 ou 4 pisos, no máximo. Figura 8: Edifício em Sintra construído em alvenaria de pedra, adaptado de [Pinho, 2000]. 3.2 Edifícios com estrutura de alvenaria da época pombalina e similares, entre 1755 e 1870 O forte sismo de 1755 e o devastador incêndio que se lhe seguiu, destruiram por completo das casas existentes e fizeram perder a vida a cerca de pessoas de um total de habitantes. 10