1. Introdução. 2. Objetivos

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1 Universidade do Minho Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertação de Mestrado 2015/16 Tema: Reforço sísmico inovador de construções de taipa Aluno(a): Cristina Alexandra de Jesus Barroso Número do Aluno(a): a65137 Orientador(a): Daniel Oliveira Coorientador(a): Rui Silva 1. Introdução O presente plano de trabalho referese à Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho, no âmbito do tema Reforço sísmico inovador de construções de taipa. Este trabalho enquadrase no projeto SafEarth ( Seismic protection of earthen construction heritage ) que decorrerá em 4 instituições portuguesas, nomeadamente Universidade do Minho, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Universidade de Aveiro e Laboratório Nacional de Engenharia Civil, cujo objetivo principal diz respeito ao estudo da proteção sísmica do património construído em terra. No caso da Universidade do Minho, prevêse o desenvolvimento de uma solução de reforço sísmico inovador para construções de taipa, e para o qual a presente dissertação pretende contribuir. A construção em terra crua tem ainda uma presença significativa pelo mundo, onde constitui uma das formas de construção mais antigas. Esta presença pode ser demonstrada pelo facto de cerca de um terço da população mundial residir em habitações em terra e 10% dos locais e monumentos classificados pela UNESCO como Património Mundial serem construídos também em terra (Minke, 2012). Além disto, este tipo de construção apresenta uma forte distribuição mundial, onde se inclui diversas zonas com perigosidade sísmica elevada (Tolles, Kimbro, & Ginell, 2003; Tolles, Kimbro, Webster, & Ginell, 2000). Apesar da construção nova em terra ser atualmente residual em Portugal, este tipo de construção representa uma parcela significativa do património construído, nomeadamente na região Centro e Sul do país. No caso do Alentejo e Algarve, a construção em taipa é milenar, onde se destacam construções como o Castelo de Paderne e o de Silves, ainda existentes (Gomes, Gonçalves, & Faria, 2012). Nos últimos anos, temse assistido ao renascer da construção de taipa no Sul de Portugal, potenciado pelas suas diversas vantagens (de conforto, ambientais e estéticas) e pelo crescimento do turismo na região. Nos próximos anos, esperase que a crescente procura turística destas regiões se manifeste num investimento económico para a reabilitação do património construído em taipa e na execução de novas construções. Contudo, a construção em taipa apresenta vulnerabilidade sísmica relevante, que, associada à perigosidade sísmica não negligenciável do Sul de Portugal torna necessário estabelecer soluções de reforço sísmico, tanto para construções de taipa existentes (militares e civis) como novas (Braga & Estêvão, 2010; Gomes et al., 2012; Oliveira, Silva, Schueremans, & Lourenço, 2010). A técnica do reforço de rebocos com geomalhas tem sido estudada, sobretudo no Peru, para o reforço de construções em adobe, de onde se destaca a sua grande capacidade de melhorar o desempenho sísmico destas construções, em termos de aumento da capacidade resistente e de dissipação de energia (Blondet, Vargas, Velasquez, & Tarque, 2006). No caso da taipa, esta solução aparenta ter um potencial semelhante, mas praticamente nada tem sido estudado neste domínio. Neste caso específico, tornase necessário investigar materiais compatíveis e adequados para o reforço de paredes de taipa, nomeadamente em termos de argamassas, geomalhas e conetores. É também necessário perceber os mecanismos de interação destes materiais, de forma a definiremse metodologias de cálculo e dimensionamento. Esta dissertação pretende contribuir para o desenvolvimento do estado da arte relativo ao reforço sísmico de construções em taipa com rebocos de terra armados com geomalhas. O trabalho a desenvolver terá uma forte componente experimental e envolverá tanto ensaios de caracterização material como ensaios de caracterização da eficiência do reforço. 2. Objetivos A presente dissertação tem como objetivo principal contribuir para o desenvolvimento de uma solução eficiente de reforço sísmico inovador para construções em taipa. Esta solução será constituída por um 1

2 reboco reforçado com geomalha, através de um sistema integrado taiparebocoreforço, pelo que o seu estudo necessitará de definir e caracterizar o comportamento associado a cada um dos componentes, bem como da sua interação. Assim, o objetivo principal desdobrase nos seguintes objetivos específicos: Definir e caracterizar experimentalmente o comportamento mecânico da taipa; Definir e caracterizar experimentalmente o comportamento mecânico do reboco à flexão e à compressão; Definir e caracterizar experimentalmente o comportamento mecânico do reforço à tração; Definir e caracterizar experimentalmente o comportamento mecânico da ligação reboco reforço à aderência (pullout) e à tração; Definir e caracterizar experimentalmente o comportamento mecânico da ligação taipa reboco à tração (pulloff) e à aderência (corte); Definir e caracterizar experimentalmente o comportamento mecânico da ligação taipa reboco reforço à tração (pulloff) e à aderência; Propor e validar a solução, fornecendo recomendações para a sua aplicação e contribuindo para uma base de dados que futuramente pode ser utilizada na elaboração de modelos numéricos. 3. Metodologia Os objetivos propostos para a presente dissertação serão atingidos seguindo uma metodologia integrada, que será aplicada durante todo o período de realização do plano de trabalhos. Esta metodologia é representada esquematicamente na Figura 1, de onde se destaca a forte componente experimental. Numa primeira fase, será realizada uma revisão bibliográfica de documentos dedicados à construção em terra e ao seu comportamento sísmico, procurando também focar soluções para reparação e reforço deste tipo de construções. Além disto, será analisada bibliografia dedicada a reforço de alvenaria com a técnica de reboco armado. Após tratamento da informação recolhida, será possível conceber a solução de reforço que se pretende desenvolver, bem como definir os seus requisitos mínimos. Seguidamente, a solução concebida será caracterizada através de um programa experimental (ver Quadro 1). Este programa pretende caracterizar o comportamento mecânico de cada material de forma isolada, bem como o comportamento das suas interações a nível das interfaces, nomeadamente taipareboco, rebocoreforço e taiparebocoreforço. Com base nesta caraterização será possível concluir acerca do comportamento mecânico da solução proposta, bem como acerca da sua capacidade de reforço. A bibliografia necessária para a boa execução dos trabalhos encontrase disponível através da biblioteca, orientadores ou em plataformas científicas acessíveis na internet. Os recursos necessários ao desenvolvimento da atividade experimental serão disponibilizados através do laboratório de estruturas da Universidade do Minho (LEST). 4. Resultados Esperados Com o desenvolvimento do presente plano de trabalhos esperase alcançar os seguintes resultados de forma faseada, consoante a execução de cada uma das tarefas planeadas (ver Quadro 2): R1 Proposta/Conceção da solução de reforço sísmico inovador de construção de taipa; R2 Caracterização do comportamento mecânico da taipa; R3 Caracterização do comportamento mecânico do reboco à flexão e à compressão; R4 Caracterização do comportamento mecânico do reforço à tração direta; R5 Caracterização do comportamento mecânico da ligação reboco reforço à tração direta e à aderência (pullout); R6 Caracterização do comportamento mecânico da ligação taipa reboco à tração (pulloff) e à aderência (corte); R7 Caracterização do comportamento mecânico da ligação taipa reboco reforço à tração (pulloff) e à aderência. 2

3 5. Faseamento e Calendarização 5.1 Faseamento O trabalho a desenvolver será dividido em cinco tarefas, distribuídas ao longo dos quatro meses previstos para a realização da dissertação: Tarefa 1: Revisão bibliográfica Será realizada a revisão bibliográfica relativa a trabalhos publicados em livros, revistas, atas de congressos nacionais e internacionais, dissertações e artigos, no domínio do tema desta dissertação. Tem como objetivos definir bem o problema em estudo, obter informação precisa sobre o estado atual do conhecimento tendo em conta a contribuição de investigações já existente para o desenvolvimento do conhecimento do problema a estudar. Neste caso em particular, existe uma escassez de informação sobre o assunto em questão. Apenas foi encontrado um artigo que aborda o assunto (Yamín Lacouture, Phillips Bernal, Ortiz, Carlos, & Ruiz Valencia, 2007). Existe investigação sobre as várias utilizações da terra na construção Civil, nomeadamente a sustentabilidade proporcionada pela utilização da Terra como material de construção (Houben & Guillaud, 1989; Minke, 2012), investigação sobre construção e reabilitação de construções em Terra (adobe, Bloco de Terra Compactada (BTC)) e análises de respostas de Edifícios em Terra (adobe, BTC) face a ocorrência de sismos e propostas para a elaboração do reforço dos mesmos (Blondet et al., 2006; Tolles et al., 2003; Tolles et al., 2000). No final desta primeira etapa serão definidos os materiais necessários à implementação do sistema proposto: taipa, reboco, reforço e conectores. Tarefa 2: Definição, preparação e caracterização mecânica de provetes representativos dos materiais: taipa; reboco; reforço; conetores Serão testados os vários materiais isoladamente para se obter a caracterização mecânica de cada um deles. No caso da taipa, serão produzidos provetes representativos que serão ensaiados à compressão para se avaliar o seu comportamento mecânico a este tipo de esforços (Martínez, 2015). As argamassas de reboco serão caracterizadas através de ensaios à flexão (3 pontos) e à compressão aos 60 dias, realizados de acordo com a norma EN (2007), (Ghiassi, Razavizadeh, Oliveira, Marques, & Lourenço, 2015; Marques, 2014; Martins, 2013). A geomalha será caracterizada através de ensaios de tração direta em provetes representativos seguindo o procedimento da norma NP EN ISO 2062 (1997) e ASTM 5034 (1995), (Martins, 2013). Tarefa 3: Definição, preparação e caracterização mecânica de provetes representativos de taipa rebocada e reboco com reforço Serão testados o comportamento, das interações a nível das interfaces, entre os materiais para se obter a caracterização mecânica de cada uma. As argamassas reforçadas serão caracterizadas através de dois tipos de ensaios: ensaios de arranque do tipo pullout em provete cilíndricos (Ghiassi et al., 2015; Marques, 2014; Martins, 2013); e ensaios à tração em provetes de argamassa com geomalha incorporada seguindo o procedimento da norma EN (2007), (De Felice et al., 2014; De Santis & de Felice, 2015; Ghiassi et al., 2015; Marques, 2014). A taipa rebocada será caracterizada através de ensaios ao corte e ensaios de arranque do tipo pulloff em provetes representativos seguindo o procedimento da norma EN , (Garbin et al., 2014; Marques, 2014; Martins, 2013). Tarefa 4: Definição, preparação e caracterização mecânica de provetes representativos de taipa reforçada externamente Será testado o comportamento ao nível das interfaces dos provetes representativos de taipareforçoreboco para se obter a caracterização mecânica do conjunto. A taipa reforçada externamente será caracterizada através de ensaios de arranque do tipo pulloff e ensaios ao corte, realizados de acordo com a norma EN , (Garbin et al., 2014; Marques, 2014; Martins, 2013). 3

4 Tarefa 5: Escrita da Dissertação No âmbito desta tarefa será redigida a dissertação, que agregará e discutirá os resultados mais relevantes do trabalho desenvolvido. 5.2 Calendarização O plano de trabalhos conducente à Dissertação terá início em Março, apresentandose de seguida, sob a forma de cronograma dividido em semanas de trabalho, o tempo previsto para a realização de cada uma das tarefas identificadas na subsecção anterior. Tarefa 1 Tarefa 2 Tarefa 3 Tarefa 4 Tarefa 5 Tempo (semanas) Nota: O cronograma apresentado reflete a disposição temporal das fases e respetivas atividades a desenvolver pelo aluno durante o 2ºsemestre, admitindo que a Dissertação será entregue até meados de Junho e será defendida em Julho. Porém, de acordo com Despacho RT16/2015, que aprova o calendário escolar para o ano letivo de , a data limite para entrega da Dissertação é dia 31 de Outubro de Referências Bibliográficas Blondet, M., Vargas, J., Velasquez, J., & Tarque, N. (2006). Experimental Study of Synthetic Mesh Reinforcement of Historical Adobe Buildings. Paper presented at the Structural Analysis of Historical Constructions, New Delhi. Braga, A. M. G. S., & Estêvão, J. M. C. (2010). Os sismos e a construção em taipa no Algarve. De Felice, G., De Santis, S., Garmendia, L., Ghiassi, B., Larrinaga, P., Lourenço, P. B.,... Papanicolaou, C. G. (2014). Mortarbased systems for externally bonded strengthening of masonry. Materials and Structures, 47(12), De Santis, S., & de Felice, G. (2015). Steel reinforced grout systems for the strengthening of masonry structures. Composite Structures, 134, Garbin, E., Panizza, M., Valluzzi, M. R., Nardon, F., Tamburini, S., Favaro, M., & Magro, A. (2014). Characterization of Fibre Reinforced Geopolymers as structural strengthening material for brick masonry. Paper presented at the 9th International Masonry Conference, Guimarães. Ghiassi, B., Razavizadeh, A., Oliveira, D. V., Marques, V., & Lourenço, P. B. (2015). TENSILE AND BOND CHARACTERIZATION OF NATURAL FIBERS EMBEDDED IN INORGANIC MATRICES. Gomes, M. I., Gonçalves, T. D., & Faria, P. (2012). CONSERVAÇÃO DE CONSTRUÇÕES DE TERRA ARGAMASSAS PARA REPARAÇÃO DE TAIPA. Paper presented at the Jornadas LNEC engenharia para a sociedade, investigação e inovação, cidades e desenvolvimento, LNEC, Lisboa. Houben, H., & Guillaud, H. (1989). EARTH CONSTRUCTION: A comprehensive guide (I. Theo Schilderman Ed.): PRACTICAL ACTION. Marques, V. L. S. (2014). Reforço de alvenaria usando matrizes inorgânicas. (Mestrado), Universidade do Minho. Martins, A. P. G. (2013). Soluções de reforço sísmico de paredes de alvenaria de enchimento. (Mestrado), Universidade do Minho. Martínez, O. (2015). Preservation and repair of rammed earth constructions. (Mestrado), Universidade do Minho. Minke, G. (2012). Building with Earth: Design and Technology of a Sustainable Architecture Third and revised edition: Walter de Gruyter. 4

5 Oliveira, D. V., Silva, R. A. M., Schueremans, L., & Lourenço, P. B. (2010). A construção em taipa e os sismos. Tolles, E. L., Kimbro, E. E., & Ginell, W. S. (2003). Planning and engineering guidelines for the seismic retrofitting of historic adobe structures: Getty Publications. Tolles, E. L., Kimbro, E. E., Webster, F. A., & Ginell, W. S. (2000). Seismic stabilization of historic adobe structures. Los Angeles: The Getty Conservation Institute. Yamín Lacouture, L. E., Phillips Bernal, C., Ortiz, R., Carlos, J., & Ruiz Valencia, D. (2007). Estudios de vulnerabilidad sísmica, rehabilitación y refuerzo de casas en adobe y tapia pisada. Apuntes: Revista de Estudios sobre Patrimonio CulturalJournal of Cultural Heritage Studies, 20(2), Figuras e Tabelas Figura 1 Esquema metodologia 5

6 Quadro 1 Programa experimental: material (s) versus ensaio Taipa Tração Compressão Aderência Reboco (s) (Martínez, 2015) Reforço (s) EN (2007) (Ghiassi et al., 2015; Marques, 2014; Martins, 2013) EN (2007) (Ghiassi et al., 2015; Marques, 2014; Martins, 2013) Reforçoreboco (cilindros) NP EN ISO 2062 (1997) ASTM 5034 (1995) (Martins, 2013) (Ghiassi et al., 2015; Martins, 2013) 6

7 Reforçoreboco (faixas) EN (2007) (De Felice et al., 2014; De Santis & de Felice, 2015; Ghiassi et al., 2015; Marques, 2014) Taipareboco Taiparebocoreforço EN (Garbin et al., 2014; Marques, 2014) (Marques, 2014) EN (Garbin et al., 2014; Marques, 2014) (Marques, 2014; Martins, 2013) 7

8 Quadro 2 Resultados versus Tarefas Resultado 1 Resultado 2 Resultado 3 Resultado 4 Resultado 5 Resultado 6 Resultado 7 Tarefa 1 Tarefa 2 Tarefa 3 Tarefa 4 8