-
I
UFOP - CETEC - UEMG
REDEMATREDE TEMÁTICA EM ENGENHARIA DE MATERIAIS
UFOP – CETEC – UEMG
Dissertação de Mestrado
"Análise do Risco de Danos por vibração
mecânica nos monumentos setecentistas do
Caminho Tronco de Ouro Preto"
Autor: Luiz Mauro de Resende
Orientador: Prof. Adilson Rodrigues da Costa
Junho de 2011
-
II
UFOP - CETEC - UEMG
REDEMATREDE TEMÁTICA EM ENGENHARIA DE MATERIAIS
UFOP – CETEC – UEMG
"Análise do Risco de Danos por vibração mecânica nos
monumentos setecentistas do Caminho Tronco de Ouro Preto"
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em Engenharia
de Materiais da REDEMAT, como parte
integrante dos requisitos para a obtenção do
título de Mestre em Engenharia de Materiais.
Área de concentração: Engenharia de Superfícies
Orientador: Prof. Adilson Rodrigues da Costa
Ouro Preto, Junho de 2011
-
III
Catalogação: [email protected]
R433a Resende, Luiz Mauro de.
Análise do risco de danos por vibração mecânica nos monumentos
setecentistas
do Caminho Tronco de Ouro Preto [manuscrito] / Luiz Mauro de
Resende. – 2011.
xi, 136f.: il. color.; grafs., tabs., mapas.
Orientador: Prof. Dr. Adilson Rodrigues da Costa.
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto.
Escola de
Minas. Rede Temática em Engenharia de Materiais.
Área de concentração: Análise e Seleção de Materiais.
1. Vibração - Teses. 2. Mecânica - Vibração - Teses. 3.
Monumentos -
Preservação - Teses. 4. Patrimônio cultural - Conservação e
restauração - Teses.
5. Ouro Preto(MG) - Monumentos - Teses. I. Universidade Federal
de Ouro Preto. Escola de Minas. II. Título.
CDU: 534:725.94(815.1)
CDU: 669.162.16
mailto:[email protected]
-
IV
RESUMO
A conservação de um Centro Histórico é uma atividade que envolve
aspectos múltiplos,
passando pelo conhecimento dos materiais e das técnicas
construtivas, dos agentes de
degradação, das características do solo, da utilização dos
espaços, e ainda outros.
No caso de Ouro Preto, um aspecto a ser considerado é a
incidência de vibrações
mecânicas causadas pelo trânsito de veículos automotores. Estas
vibrações são
transmitidas do solo para as edificações, podendo causar
danos.
A intensidade e a desordem do trânsito de veículos na cidade de
Ouro Preto geram um
grave problema para a comunidade. Observamos com freqüência a
ocorrência de
acidentes, pondo em risco a integridade física das pessoas, e de
danos ao patrimônio
causados pelo efeito das vibrações.
Esta dissertação estabelece os parâmetros científicos
necessários ao entendimento da
forma e das conseqüências da presença das vibrações no acervo
edificado. Fornece os
elementos e possibilita a formatação de um mapa de risco de
danos para os setores de
maior interesse de preservação.
Para tanto, são utilizados conceitos científicos consagrados
relacionados à composição e
ao comportamento da matéria, conceitos matemáticos e
estatísticos aplicados aos
resultados obtidos nas medições das vibrações mecânicas dos
solos superficiais, e ainda
conceitos teóricos específicos da ciência da conservação e do
restauro.
Tal mapa foi idealizado a partir do cruzamento dos dados obtidos
ao longo de pesquisa
(tipo de solo, sistema construtivo, período do ano, horário,
tipo e fluxo de veículos,
níveis de vibração), e deverá subsidiar as ações restritivas ao
trânsito de veículos no
Centro Histórico. Ele pretende apresentar de forma clara e
precisa os resultados obtidos
na pesquisa, e facilita o entendimento das condições às quais
estão submetidos
determinados monumentos existentes na cidade.
-
V
ABSTRACT
The conservation of a historical site is an activity which
involves multiple aspects,
going through the knowledge of material and constructing
techniques, the agents of
degradation, the characteristics of the settling soil, the use
of spaces and others.
In the case of Ouro Preto, one aspect to be considered is the
incidence of mechanical
vibrations caused by the traffic of vehicles. Those vibrations
are transmitted from the
soil to the buildings and may cause damage.
The intensity and disorder of traffic of vehicles in the city of
Ouro Preto cause a great
problem to the community. We have often observed the occurrence
of accidents,
threatening one’s physical integrity and the damages to the
historical heritage caused by
the effect of vibrations.
This insight sets the necessary scientific parameters to the
knowledge of the way and
consequences of the presence of vibrations within the built
heritage. It supplies the
elements and enables the making of a damage risk map to the
areas of greater interest of
preservation.
For so, old scientific concepts related to the composition and
behavior of material,
mathematical and statistical concepts applied to the results
obtained in the
measurements of mechanical vibrations on superficial soils, and
moreover specific
theorical concepts of the science of conservation and
restoration are used.
Such map was idealized from the crossing of data obtained
throughout the research
(type of soil, constructing system, time of year, time of day,
type and flux of vehicles,
levels of vibration), and shall subsidize the restrictive
actions to traffic of vehicles in the
Historical Center. It aims to show, clearly and precisely, the
results gained in the
research and helps understanding the conditions to which some
city landmarks are
submitted.
-
VI
ÍNDICE
RESUMO
...........................................................................................................................
I
ABSTRACT
......................................................................................................................II
ÍNDICE
...........................................................................................................................
III
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
.....................................................................
V
LISTA DE FIGURAS E
FOTOS.....................................................................................
V
LISTA DE TABELAS
...................................................................................................
VII
1.
INTRODUÇÃO.....................................................................................................1
1.1 - APRESENTAÇÃO
...........................................................................................
1
1.2 - OBJETIVOS
...............................................................................................
..... 4
1.2.1 - Objetivo Geral
...........................................................................................
4
1.2.2 - Objetivos Específicos
...............................................................................
5
2. BASES
CONCEITUAIS.......................................................................................
6
2.1 - OURO PRETO
.................................................................................................
6
2.1.1 - Histórico e Evolução da Ocupação Urbana
........................................... ...7
2.1.2 - Meio Físico
.............................................................................................
13
2.1.2.1 - Geomorfologia e
Geologia...........................................................13
2.1.2.2 -
Clima............................................................................................15
2.1.2.3 - Vegetação e
Hidrografia...............................................................16
2.1.3 - O Problema das Vibrações em Ouro Preto
............................................. 17
2.2 - VIBRAÇÕES VERSUS PRESERVAÇÃO
.................................................... 19
2.3 - VIBRAÇÕES
.................................................................................................
22
2.3.1 -
Conceitos..................................................................................................22
2.4 -
PRESERVAÇÃO.........................................................................................
.32
2.4.1 -
Conceitos..................................................................................................32
2.4.2 - Análise da Consistência dos Dados de
Conservação...............................34
2.5 - INFLUÊNCIA DA VIBRAÇÃO NA DEGRADAÇÃO DE
MONUMENTOS
............................................................................................................
34
2.6 - TRABALHOS CORRELACIONANDO VIBRAÇÕES E DEGRADAÇÃO
DE MONUMENTOS
.....................................................................................................
37
2.7 - VULNERABILIDADE DE UMA EDIFICAÇÃO FRENTE ÀS
VIBRAÇÕES...................................................................................................................47
3.
METODOLOGIA................................................................................................50
3.1 - INTRODUÇÃO
...............................................................................
...............50
3.2 - COLETA DE DADOS
....................................................................................
53
3.2.1 - Dados dos
Vibrações...........................................................................
... 53
3.2.2 - Parâmetros de Medição das
Vibrações....................................................55
DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091906#_Toc137091906DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091907#_Toc137091907DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091908#_Toc137091908DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091909#_Toc137091909DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091910#_Toc137091910DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091911#_Toc137091911DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091912#_Toc137091912DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091913#_Toc137091913DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091914#_Toc137091914DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091915#_Toc137091915DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091916#_Toc137091916DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091918#_Toc137091918DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091919#_Toc137091919DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091920#_Toc137091920DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091921#_Toc137091921DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091922#_Toc137091922DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091923#_Toc137091923DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091924#_Toc137091924DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091925#_Toc137091925DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091926#_Toc137091926DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091926#_Toc137091926DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091927#_Toc137091927DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091927#_Toc137091927DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091928#_Toc137091928DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091929#_Toc137091929DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091930#_Toc137091930DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091931#_Toc137091931
-
VII
3.3 - ANÁLISE DA CONSISTÊNCIA DOS DADOS DAS
VIBRAÇÕES...............................
................................................................................60
3.4 - ANÁLISE PRELIMINAR DA
ESTRUTURA...................................... ........61
3.4.1 - Percentagem da Área em
Planta...............................................................62
3.4.2 - Relação Entre a Área Efetiva e o
Peso.....................................................62
3.4.3 - Método Simplificado Baseado na Resistência ao Corte das
Paredes.......63
3.5 - CORRELAÇÃO ENTRE VIBRAÇÃO E
DEGRADAÇÃO..........................63
3.5.1 - Comportamento e Modos de Ruptura de
Estruturas................................64
3.5.2 - Relação entre vibração e
degradação......................................................
68
3.6 - A
ESTATÍSTICA................................................................................................70
3.6.1 -
Introdução................................................................................................70
3.6.2 - Análise dos Riscos Inerentes às Vibrações Transmitidas
às Estruturas...71
3.6.3 - Análise de Risco, Vulnerabilidade, e Previsão de Eventos
Adversos.....72
3.6.4 - Relatório de Risco Como Meio de Gestão do Risco e de
Minimização de
Impacto de Eventos
Adversos.........................................................................................77
3.6.5 - Classificação do Risco Como
Exigência.................................................78
3.6.6 - Possíveis Aplicações de Análise de Risco às Vibrações
Transmitidas às
Estruturas.........................................................................................................................79
3.6.7 -
Conclusões...............................................................................................84
4. CONTEXTUALIZAÇÃO E ANÁLISE DOS
RESULTADOS.......................86
4.1 - INTRODUÇÃO
.............................................................................................
86
4.2 - VIBRAÇÕES NOS
AMBIENTES..................................................................87
4.2.1- Fontes e Efeitos das
Vibrações................................................................87
4.2.2- Propagação das Ondas pelo
Solo.............................................................88
4.2.3- Atenuação das Ondas com a
Distância....................................................89
4.2.4- Vibração em
Edifícios..............................................................................90
4.2.5- Vibrações Continuadas e
Impulsivas................................
......................90
4.3 - NORMATIZAÇÃO DE CONTROLE DE VIBRAÇÃO EM
CONTRUÇÕES...........................................................................................................91
4.3.1- Critérios de
Admissibilidade...........................................................................93
4.3.2- Normas Portuguesas e Critérios
LNEC...........................................................93
4.4 - A NORMA PORTUGUESA
2074..................................................................95
4.5 - CRITÉRIOS
INTERNACIONAIS......................................................................96
4.6 - CONCLUSÕES......................................
..........................................................100
4.7- DADOS DO CADASTRO DOS
EDIFÍCIOS....................................................102
5. CONCLUSÃO
.............................................................................................
121
5.1 -
INTRODUÇÃO.................................................................................................121
5.2 -
DIAGNÓSTICO............................................................................................121
5.3 -
TRATAMENTO................................................................................................123
5.4 - SUGESTÕES PARA PESQUISAS ADICIONAIS
..................................... 124
DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091934#_Toc137091934DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091935#_Toc137091935DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091937#_Toc137091937DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091939#_Toc137091939DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091941#_Toc137091941DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091942#_Toc137091942DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091953#_Toc137091953DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091953#_Toc137091953DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091954#_Toc137091954DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091940#_Toc137091940DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091967#_Toc137091967DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091968#_Toc137091968DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091969#_Toc137091969
-
VIII
REFERÊNCIAS
..........................................................................................................
127
1- Fontes
Primárias........................................................................................................127
2- Referências
Bibliográficas........................................................................................127
ANEXO I - MAPA GEOTÉCNICO DE OURO PRETO
ANEXO II – LEVANTAMENTO CADASTRAL DO CAMINHO TRONCO DE OURO
PRETO
ANEXO III - PLANTA CADASTRAL DO MUNICÍPIO DE OURO PRETO
L I S T A D E S I G L A S E A B R E V I A T U R A S
Alcan – Alumínio Minas Gerais S/A
BID – Banco Interamericano de Desenvolvimento
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IEF – Instituto Estadual de Florestas
INBISU – Inventário Nacional dos Bens Imóveis – Sítios
Urbanos
IPHAN – Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico
Nacional
MinC – Ministério da Cultura
UFOP – Universidade Federal de Ouro Preto
UNESCO – United Nations Education, Scientific and Cultural
ZPE – Zona de Proteção Especial
L I S T A D E F I G U R A S E F O T O S
F i g u r a s
FIGURA 1 – Mapa Mundial de Epicentros Sísmicos e Suas
Profundidades............ 2
FIGURA 2 - Evolução da ocupação em Ouro Preto (Modificado de
Faria, 1996).... 11
FIGURA 3 – Mapa da ocupação atual de Ouro
Preto............................................... 12
FIGURA 4 – Esboço Geológico da Região de Ouro Preto (Fonte:
Sobreira &
Fonseca, )
2001..........................................................................................................
15
FIGURA 5 – Gráfico dos Índices Pluviométricos mensais de Ouro
Preto................ 16
FIGURA 6 - Ondas de Corpo e Ondas de
Superfície................................................ 26
FIGURA 7-A – Comprimento de onda. de onda na
água......................................... 27
FIGURA 7-B – Comprimento de ondas numa
corda................................................ 27
FIGURA 8 – Amplitude e Comprimento de
onda..................................................... 27
FIGURA 9 – Vibração de um Pêndulo.
....................................................................
29
FIGURA 10 –
Sismógrafo.........................................................................................
31
FIGURA 11 – Representação do comportamento do edifício frente à
vibração...... 35
DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091970#_Toc137091970DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091971#_Toc137091971DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091975#_Toc137091975DissertaçãoFinal%20LuizR.doc#_Toc137091975#_Toc137091975
-
IX
FIGURA 12 – Gráfico do Nível de Ruído no
Centro............................................... 43
FIGURA 13 – Gráfico do Nível de Ruído no Bairro Antônio
Dias.......................... 43
FIGURA 14 – Gráfico do Nível de Ruído nas
Igrejas.............................................. 44
FIGURA 15 – Gráfico das Vibrações no
Centro.......................................................
44
FIGURA 16 – Gráfico das Vibrações no Bairro Antônio
Dias................................. 45
FIGURA 17 – Gráfico das Vibrações nas
Igrejas......................................................
45
FIGURA 18 – Fluxograma das etapas do
trabalho.................................................... 51
FIGURA 19 - Trecho inventariado pelo Programa Monumenta. FONTE:
IPHAN.
INBI-SU. Rio de Janeiro
(2002)................................................................................
52
FIGURA 20- valores de velocidade de vibração em mm/s em função
da
freqüência em Hz e das características da
estrutura...................................................
57
FIGURA 21 - diagrama proposto pela recomendação francesa das
vibrações
admitidas para os três tipos de
estrutura....................................................................
59
FIGURA 22 - Estudo das trincas em um edifício
esquemático................................. 63
FIGURA 23 – Esquemas representativos da análise do perigo e
análise do risco 75
FIGURA 24 – Exemplo de representação gráfica da lei de
propagação de
vibrações....................................................................................................................
81
FIGURA 25 – Exemplo de Mapa de Risco de Danos por Vibrações
Mecânicas...... 84
FIGURA 26 – Atenuação das Vibrações com a
Distância........................................ 90
FIGURA 27 – Efeito da Litologia do Terreno na Velocidade nas
Velocidades........ 92
FIGURA 28 – Localização dos Monumentos em Planta
Cadastral........................... 103
F o t o s
FOTO 1 – Rua das Flores – Acidente com vítima
Fatal............................................ 20
FOTO 2 – Praça Américo Lopes S/N – Colisão no Chafariz do
Pilar....................... 20
FOTO 3 – Praça Tiradentes S/N – Prédio da Escola de
Minas.................................. 34
FOTO 4 – Rua Felipe dos Santos – Pousada Vila
Rica............................................. 34
FOTO 5 – Rua São José 12 – Casa dos
Contos.........................................................
36
FOTO 6 – Praça Tiradentes 33 – Casa da
Baronesa.................................................. 67
FOTO 7 – Museu da
Inconfidência............................................................................
104
FOTO 8 – Prédio da Escola de
Minas........................................................................
104
FOTO 9 – Passo à Praça Tiradentes
..........................................................................
104
FOTO 10 – Igreja de Nossa Senhora do Carmo
....................................................... 105
FOTO 11 – Casa de
Ópera.........................................................................................
105
FOTO 12 – Hotel Casa da Ópera
..............................................................................
105
FOTO 13 – Igreja de Nossa Senhora das Mercês e Misericórdia
............................. 106
FOTO 14 – Prédio do IFAC
......................................................................................
106
FOTO 15 – Chafariz dos Contos
...............................................................................
106
FOTO 16 – Casa dos
Contos......................................................................................
107
FOTO 17 – Ponte da Rua São José
...........................................................................
107
FOTO 18 – Passo da Rua São José
...........................................................................
107
FOTO 19 – Antigo Hotel Central
.............................................................................
108
FOTO 20 – Passo da Rua do
Rosário........................................................................
108
FOTO 21 – Casa da FAOP
.......................................................................................
108
FOTO 22 – Igreja de Nossa Senhora do Rosário
...................................................... 109
FOTO 23 – Ponte do Rosário
....................................................................................
109
-
X
FOTO 24 – Passo da Ponte Seca
...............................................................................
109
FOTO 25 – Ponte
Seca...............................................................................................
110
FOTO 26 – Chafariz da Rua Antônio de Albuquerque
............................................ 110
FOTO 27 – Capela do Senhor do
Bonfim..................................................................
110
FOTO 28 – Chafariz do
Pilar.....................................................................................
111
FOTO 29 – Ponte do
Pilar..........................................................................................
111
FOTO 30 – Igreja Matriz de Nossa Senhora do
Pilar................................................ 111
FOTO 31 – Casa do
Pilar...........................................................................................
112
FOTO 32 – Igreja de São Francisco de
Assis............................................................
112
FOTO 33 – Chafariz do Passo de Antônio
Dias........................................................
112
FOTO 34 – Chafariz do Passo de Antônio
Dias........................................................
113
FOTO 35 – Casa de
Gonzaga....................................................................................
113
FOTO 36 – Oratório da Rua Barão de Ouro
Branco................................................. 113
FOTO 37 – Chafariz do Alto da Cruz
.......................................................................
114
FOTO 38 – Capela de Nossa Senhora das
Dores.......................................................
114
FOTO 39 – Passo da Rua
Alvarenga.........................................................................
114
FOTO 40 – Casa à Rua Alvarenga
383......................................................................
115
FOTO 41 – Casa à Rua Alvarenga
480......................................................................
115
FOTO 42 – Igreja do Bom Jesus do
Matosinho.......................................................
115
FOTO 43 – Chafariz do Alto das
Cabeças...............................................................
116
FOTO 44 – Sede da
FAOP........................................................................................
116
FOTO 45 – Igreja de São Francisco de
Paula..........................................................
116
FOTO 46 – Igreja de São
José...................................................................................
117
FOTO 47 – Ponte da
Barra........................................................................................
117
FOTO 48 – Chafariz da Praça de
Marília................................................................
117
FOTO 49 – Igreja Matriz de Nossa Senhora da Conceição de Antônio
Dias........... 118
FOTO 50 – Ponte de Antônio
Dias..........................................................................
118
FOTO 51 – Igreja de Santa
Efigênia.........................................................................
118
FOTO 52 – Capela de Nossa Senhora do Rosário de Padre
Faria............................. 119
FOTO 53 – Igreja de Nossa Senhora das Mercês e
Perdões...................................... 119
FOTO 54 – Casa da
Baronesa....................................................................................
119
FOTO 55 – Pousada Vila
Rica..................................................................................
120
FOTO 56 – Pavimetnação Rua Xavier da
Veiga.......................................................
124
FOTO CAPA – Montagem de vistas de Ouro Preto
AUTORES: Robson Godinho e Rodrigo Marcandier, 2002
L I S T A D E T A B E L A S
TABELA 1 – Evolução da população de Ouro
Preto.............................................. 6
TABELA 2 - Comparação entre Reações Humanas e Efeitos sobre
as
Edificações...............................................................................................................
42
TABELA 3 – Níveis seguros de velocidades de vibração da
partícula para
estruturas civis (Fonte: Bacci, 2000, adaptado de Siskind et
al., 1980)...................
55
-
XI
TABELA 4 – Valores máximos de velocidade de vibração da
partícula, adotados
pela Norma AS2187, segundo os tipos de construções civis (Fonte:
Bacci, 2000,
adaptado de Scott,
1996)..........................................................................................
55
TABELA 5 - Valores limites estabelecidos pelo CMRI para
vibrações na
fundação a diferentes níveis de freqüência (Fonte: adaptado de
Pal Roy, 1998)....
56
TABELA 6 – Valores mínimos de vibrações produzidas por desmontes
nos quais
ocorreram danos, medidos nas estruturas, segundo CMRI
(1991)..........................
56
TABELA 7 – Valores admitidos pela norma alemã para danos em
edifícios....................................................................................................................
57
TABELA 8 – Valores sugeridos pela norma suíça. Os valores de Vp
foram
medidos para fontes de vibração de tipo
ocasional.................................................
58
TABELA 9 - Valores de velocidade de vibração da partícula,
segundo a
recomendação
francesa............................................................................................
59
TABELA 10 – Valores limites de Vp na componente vertical em mm/s
para
danos em estruturas
civis.........................................................................................
60
TABELA 11 – Limites estabelecidos na NP 2074, para a velocidade
da vibração
de pico
(mm.s-1)......................................................................................................
96
TABELA 12 - Critérios de dano para estruturas submetidas a
vibrações................ 97
TABELA 13 – Comparação de diferentes cenários com velocidade
vibratória de
pico igual
(15mm.s-¹)...............................................................................................
98
TABELA 14 - Tabela para determinação do Grau de Risco
Geotécnico................ 124
-
1
1 . I N T R O D U Ç Ã O
1 . 1 – A P R E S E N T A Ç Ã O
Grande parte dos estudos que envolvem as vibrações nos solos
deve-se à necessidade de
compreensão dos fenômenos sísmicos de grande porte, os
terremotos, pois eles
oferecem grandes riscos à vida e ao patrimônio das pessoas. A
compreensão destes
fenômenos facilita a proposição de ações preventivas para a
proteção das comunidades
envolvidas em tais situações.
Estes fenômenos estão associados à movimentação das placas
tectônicas espalhadas
pela superfície do planeta. A forma e a localização destas
placas já foram mapeadas em
estudos geológicos, e sabe-se que a possibilidade de ocorrência
de grandes abalos
sísmicos está restrita a algumas regiões preferenciais do
planeta (FIG. 1). Estes abalos
fazem parte do processo natural de acomodação das placas
tectônicas, e são registrados
em intensidades variadas, sendo que a maioria deles não é sequer
percebida sem o uso
de equipamento adequado.
No continente americano, a faixa costeira oeste é uma destas
regiões de maior
probabilidade de ocorrência destes fenômenos, devido ao
deslocamento de toda a massa
continental neste sentido. Este deslocamento é responsável pelo
surgimento de cadeias
de montanhas alinhadas no sentido vertical; os Andes na América
do Sul e as
Montanhas Rochosas na América do Norte.
Existem também os abalos sísmicos nos solos sob os mares e
oceanos, os maremotos,
que também oferecem perigo às populações. Possuem a mesma origem
dos terremotos e
são perigosos pela possibilidade de formação de ondas gigantes
que atingem as regiões
costeiras. Sua formação e desenvolvimento são igualmente
estudados, no sentido de
minimizar o impacto da sua ação sobre as populações, já que não
são fenômenos
passíveis de controle pelo ser humano.
-
2
Figura 1 - Mapa Mundial de Epicentros Sísmicos e Suas
Profundidades
Porém, além do caráter preventivo dos danos causados pelos
terremotos e maremotos,
outras atividades humanas carecem de informações quanto ao
funcionamento dos
sismos e ao efeito das vibrações incidentes nos solos, mesmo
aquelas de pequena
intensidade. A preservação do patrimônio cultural é uma destas
atividades, já que as
vibrações são transmitidas para as edificações, podendo causar
vários tipos de danos ao
acervo edificado.
Para facilitar a identificação do tipo de onda vibratória que
trataremos neste trabalho,
vamos separar esta fenomenologia em dois grandes grupos. Um
deles caracterizado pelo
longo alcance das ondas, e nele estão incluídos os tremores de
terra causados pela
movimentação das placas tectônicas que cobrem a superfície do
planeta. Este fenômeno
composto de ondas mecânicas de longo alcance não será objeto
específico de estudos
neste trabalho. Será abordado apenas como conceituação teórica
com a finalidade do
entendimento de um outro modelo de ondas mecânicas.
O outro modelo é reconhecido pelo pequeno alcance das ondas e
pela possibilidade de
controle do fenômeno, já que tem origem na atividade humana.
Mesmo apresentando
-
3
ondas mecânicas de pequeno alcance, seu resultado pode ser
bastante nocivo. Este
grupo apresenta uma série de fatores que dão origem às
vibrações, como veremos a
seguir. Um destes fatores corresponde ao trânsito de veículos
automotores circulando
pelas ruas do Centro Histórico. Ele será o objeto principal dos
nossos estudos.
Os danos com origem nas vibrações mecânicas ao patrimônio são
mais intensos em
cidades históricas devido às características das suas
edificações e pelo tipo de
pavimentação das suas vias. Estas edificações são mais sensíveis
às vibrações
provocadas pelo trânsito de veículos principalmente pela
rusticidade do pavimento das
suas ruas, que geralmente são em blocos prismáticos de pedra ou
paralelepípedos
(poliedro regular de rocha ígnea), o que proporciona uma
superfície extremamente
irregular. Esta irregularidade propicia a geração de níveis mais
elevados de vibração
frente ao trânsito de veículos automotores.
O efeito das vibrações provocadas pelos veículos pesados que
atualmente circulam em
Ouro Preto pode ser observado pelo surgimento de trincas e
fissuras nos edifícios,
exigindo manutenção e conservação em intervalos menores.
Dependendo do nível de
vibração, estes edifícios podem, com o tempo, sofrer danos
estruturais graves e de
difícil correção, colocando em risco o patrimônio tombado.
As edificações antigas foram construídas numa época que não
havia uma preocupação
com vibrações com origem no tráfego que era constituído
basicamente por carroças e
animais.
Além das vibrações instaladas por razões intrínsecas a estes
solos, como a
movimentação das placas tectônicas, as pressões naturais
provocadas pela altitude e pela
temperatura, os esforços com origem nos desaterros ou alterações
do perfil natural, o
uso de explosivos, dentre outras, destacamos a vibração pelo
trânsito de veículos. Este
tipo de vibração pode atingir índices significativos e
comprometer em maior ou menor
grau o patrimônio edificado.
-
4
1 . 2 – O B J E T I V O S
1 . 2 . 1 – O b j e t i v o G e r a l
O objetivo geral desta pesquisa é dar continuidade aos estudos
sobre o comportamento
das edificações antigas frente à presença das vibrações
mecânicas provocadas pelo
trânsito de veículos na cidade de Ouro Preto, mais precisamente,
no Caminho Tronco*,
setor mais antigo e de maior interesse de preservação. Este
caminho abrange os bairros
de Cabeças, Rosário, Pilar, Centro, Lajes, Carmo, Antônio Dias,
Santa Efigênia e Padre
Faria (FIG. 19).
Como em qualquer Centro Histórico (doravante denominado CH), o
efeito das
vibrações pode ser observado nos edifícios sob a forma de lesões
ou trincas que surgem
nos panos de vedação, principalmente nas proximidades dos vãos
de abertura ou
esquadrias. A evolução destas lesões causa descolamentos e perda
de material, pondo
em risco o esquema estrutural do bem.
Muito se fala sobre o efeito das vibrações nos edifícios, sejam
eles antigos ou não. O
que podemos perceber é que nos edifícios modernos o efeito das
vibrações não se
manifesta de forma acentuada, uma vez que o sistema construtivo
utiliza materiais e
técnicas bastante distintas, com estrutura usualmente
contraventada ou amarrada.
Já nos edifícios antigos o efeito das vibrações mecânicas causa
danos mais evidentes. O
travamento da estrutura não é tão efetivo quanto nas estruturas
novas e os materiais
utilizados não resistem bem aos esforços de tração impostos pelo
movimento vibratório.
* Vila Rica formou-se a partir de um eixo estruturador: ao longo
das catas de ouro eram
construídas barracas, organizadas em torno de uma capela
provisória, que consolidaram os
arraiais e, em 1711, uma vila que se desenvolveu ao longo de um
caminho tronco.
-
5
1 . 2 . 2 – O b j e t i v o E s p e c í f i c o
As vibrações mecânicas e suas implicações representam apenas um
dos problemas
provocados pelo trânsito de veículos na cidade de ouro Preto. A
desordem deste trânsito
tem causado uma série de danos à comunidade. Observamos
atualmente a ocorrência de
acidentes graves, pondo em risco a vida das pessoas, e também de
danos ao patrimônio
cultural, com perda para a conservação dos edifícios
históricos.
A implantação de um novo código restritivo ao trânsito de
veículos na cidade não tem
revelado eficiência para promover conforto e segurança para as
pessoas e nem assegurar
a integridade física dos imóveis. Com isso, os danos se
avolumam.
Este trabalho de pesquisa estabelece os parâmetros científicos
da suposta degradação
por vibrações mecânicas ao patrimônio edificado, com foco no NH
de Ouro Preto, e
propõe uma metodologia para elaboração de um Mapa de Risco de
Danos para o setor,
com a finalidade de subsidiar, caso necessário, as ações
restritivas ao trânsito de
veículos na cidade.
-
6
2 - B A S E S C O N C E I T U A I S
2.1 - OURO PRETO
A área de estudo deste trabalho abrange parte da zona urbana do
município de Ouro
Preto, cidade na região centro-sul de Minas Gerais, Brasil. A
cidade encontra-se na
porção sudeste do Quadrilátero Ferrífero, possui uma área de
1.274 km² com as altitudes
variando entre 989 (Foz do Rio Maracujá) e 1.772 (Pico do
Itacolomi) metros. Segundo
os dados do IBGE, em 2000 sua população total é de
aproximadamente 66.277
habitantes, sendo que a taxa de crescimento da população de Ouro
Preto se mostrou
significativa no período. A Tabela 1 ilustra a evolução dos
números da população
urbana de Ouro Preto, no período de 1960 a 2000.
ANOS URBANA RURAL TOTAL
1960 - - 33.927
1970 31.883 14.282 46.165
1980 37.964 15.446 53.410
1991 - - 62.483
1992 - - 63.800
1993 - - 65.003
2000 56.292 9.985 66.277
Tabela 1– Evolução da população de Ouro Preto
Fonte: Fundação Instituto de Geografia e Estatística (IBGE).
A distância entre Ouro Preto e a atual capital do Estado, Belo
Horizonte, é de
aproximadamente 100 km. A cidade possui como limite ao norte as
cidades de Itabirito
e Santa Bárbara, ao sul Ouro Branco, Catas Altas da Noruega,
Piranga e Itaverava, a
leste a cidade de Mariana e a oeste Belo Vale e Congonhas.
Na zona urbana da sede do município de Ouro Preto existem muitos
problemas
relacionados com as vibrações mecânicas com origem no trânsito
de veículos. Há vários
anos, temos presenciado na cidade a ocorrência de acidentes com
origem na desordem
do trânsito, com conseqüências dramáticas para o acervo
arquitetônico e para a vida das
pessoas. Em alguns pontos críticos aconteceram graves e
reincidentes acidentes que
danificaram edifícios, chafarizes, capelas, passos, e,
principalmente, que foram fatais
-
7
para a vida humana. Dentre estes pontos críticos podemos
destacar o entorno imediato
da Igreja Matriz de Nossa Senhora do Pilar e a ladeira da Rua
das Flores.
Além dos danos por choque mecânico incidindo de forma direta no
monumento, um
fator de degradação parece comprometer bastante a conservação do
conjunto edificado
em Ouro Preto: as vibrações mecânicas com origem no trânsito dos
veículos, que são
transmitidas pelo solo até as fundações dos edifícios. As
evidências deste
comprometimento se mostram em forma de fissuras, trincas, e até
mesmo rachaduras
nas paredes dos imóveis. Este comprometimento se dá de acordo
com o tipo e a
intensidade do fluxo de veículos no setor.
2.1.1 - Histórico e Evolução da Ocupação Urbana
A área onde se situa a cidade de Ouro Preto foi descoberta pelos
bandeirantes no final
do século XVII, em 1698, e sua ocupação se efetivou já na
primeira década do século
seguinte. Os habitantes pioneiros distribuindo-se em núcleos
esparsos, localizados nos
morros ou às margens de córregos onde era maior a afluência do
ouro. Os arraiais
primitivos foram oficialmente elevados à condição de vila em 08
de Julho de 1711, com
o nome de Vila Rica de Albuquerque de Nossa Senhora do Pilar de
Ouro Preto,
tornando-se mais tarde a primeira capital da província. Os
arraiais já se encontravam
interligados e, daí por diante, desenvolveu-se o seu tecido
urbano, tal como se vê hoje,
entrecortado de becos, travessas e ladeiras. As ruas principais
acompanhavam o desenho
topográfico dos morros e córregos.
A população cresceu rapidamente e as primeiras capelas foram
insuficientes para
atender as necessidades religiosas de seus habitantes. Por volta
de 1730 surgiram os
edifícios definitivos das matrizes de Nossa Senhora do Pilar e
Conceição de Antônio
Dias. A fase áurea da produção se estendeu de 1725 até
aproximadamente 1750, quando
começam a ser notados os primeiros sintomas da decadência das
minas. Nesse período
as moradias ganharam acréscimos, suas varandas de trás se
ampliaram, surgiram os
forros de madeira, e as portas e janelas ganharam almofadas.
-
8
Apesar desse esplendor, a taipa e o pau-a-pique ainda não haviam
cedido lugar ao
quartzito do Itacolomi, só aproveitado mais tarde, na construção
do Palácio dos
Governadores, iniciada em 1747. Na segunda metade do século
XVIII Vila Rica
começou a tomar o aspecto atual.
O surgimento das duas principais Ordens Terceiras do Carmo e São
Francisco, entre
1740 e 1760, compostas pelas classes mais abastadas, se reflete
de maneira favorável no
movimento de construção das igrejas e no seu valor estético. A
rivalidade entre as
ordens terceiras e as irmandades determinou a construção de
algumas obras-primas do
Barroco e do Rococó no segundo quartel do século XVIII, nas
quais trabalhariam tanto
os mestres portugueses como uma primeira geração de artistas
mineiros, principalmente
mulatos, esses últimos com uma nova e mais livre interpretação
dos elementos formais,
a exemplo de Antônio Francisco Lisboa, o Aleijadinho, o mais
importante nome da
época.
Assim, a vila já estava urbanisticamente definida e as grandes
obras públicas já estavam
erigidas, como o Palácio dos Governadores, os inúmeros e bem
ornamentados
chafarizes, e as sólidas pontes de cantaria. Nesse período, as
primitivas construções
particulares de canga ou pau-a-pique cederam lugar a prédios com
reforço de alvenaria,
com maiores requintes de acabamento e surgiram também
empreendimentos urbanos de
maior vulto.
Até fins do século XVIII, o arruamento da vila foi melhorado.
Foram criadas praças e
ruas foram pavimentadas em pedra. Dentre outras, as Matrizes de
Nossa Senhora da
Conceição de Antônio Dias e Nossa Senhora do Pilar foram
construídas ou estavam em
fase de conclusão nesta época. A igreja do Carmo foi construída
a partir de 1767, e é
uma das mais ricas. Seu risco foi modificado pelo Aleijadinho,
tornando seu frontispício
curvo e as torres circulares. A de São Francisco de Assis (1766)
é a obra-prima do
Aleijadinho, onde a dinâmica barroca se verifica a partir do
frontispício em planos,
destacando-se a portada monumental.
Destacam-se ainda a bela Igreja de Nossa Senhora do Rosário,
sede de uma irmandade
de pretos, cuja planta é toda resolvida em curvas, e a Igreja de
Santa Efigênia,
pertencente à outra irmandade de pretos, pelo seu excepcional
conjunto de talha, tendo
-
9
ali trabalhado o entalhador e escultor Francisco Xavier de
Brito, que igualmente
colaborara na Matriz do Pilar.
Inúmeros outros exemplares da arquitetura religiosa de Ouro
Preto apresentam
características notáveis tanto na arquitetura quanto na arte das
esculturas e nas pinturas
do seu interior. Cabe ressaltar a singularidade do Barroco
local, onde se verifica a
perfeita adaptação dos modelos tradicionais portugueses às
condições e aos materiais
locais, como o emprego da alvenaria caiada e da pedra-sabão. É
também interessante
observar a evolução da decoração interna da influência do
Barroco português para as
soluções mais leves do Rococó.
Quanto à arquitetura civil, embora nem sempre adote soluções
imponentes, caracteriza-
se pela elegância das formas, conferindo à cidade uma
ambientação extremamente
agradável e uniforme. Entre seus melhores exemplares, o Palácio
dos Governadores,
projetado pelo arquiteto militar Alpoim, domina a praça
principal e lembra o poderio
colonial até mesmo em seu aspecto de fortaleza.
Do outro lado da mesma praça fica a Casa de Câmara e Cadeia
(atual Museu da
Inconfidência), projetada pelo governador Luís da Cunha Menezes,
predominando em
suas linhas o espírito neoclássico. Já a Casa dos Contos
vincula-se muito mais aos
modelos do norte de Portugal, com seus fortes cunhais de pedra e
seus detalhes mais
eruditos também trabalhados em cantaria.
Sobressai ainda na cidade, a beleza de seus inúmeros chafarizes
barrocos que, singelos
ou eruditos, empregam o vocabulário formal do estilo com grande
criatividade, a
exemplo dos chafarizes do Passo de Antônio Dias, dos Contos, de
Marília, da Glória,
entre outros, além de pontes e capelas dos Passos.
Em 1823, Vila Rica passa para a categoria de cidade, recebendo o
nome de Ouro Preto.
A partir de 1888, com a construção da estação ferroviária, a
expansão da cidade segue
em direção ao Morro do Cruzeiro, ultrapassando os limites dos
trilhos da ferrovia.
-
10
A decadência das atividades mineradoras do ouro provocou uma
crise econômica em Vila
Rica e uma redução no crescimento e expansão da cidade. A
velocidade da crise econômica
contribuiu para a preservação das características do conjunto
arquitetônico da cidade.
A transferência da capital para Belo Horizonte, em 1897,
provocou um esvaziamento
econômico e político da cidade. Além disso, a queda da mineração
acarretou um
despovoamento da zona periférica, ocupada por escravos e
trabalhadores das minas.
Em 1934 houve a implantação da indústria Eletro Química
Brasileira S/A, que em 1950
foi encampada pela ALCAN (Alumínio do Brasil S/A) e atualmente é
denominada
NOVELIS DO BRASIL. Com a implantação desta indústria houve uma
recuperação
econômica e um novo surto de ocupação urbana na cidade, voltando
a se desenvolver.
O novo crescimento populacional da cidade, gerado pela
industrialização, potencialidade
ao turismo e a expansão dos centros acadêmicos (ensino técnico e
superior), resultou em
processos de ocupação das áreas periféricas, em um cenário
totalmente desordenado,
ocupando encostas e com edificações com baixos padrões
construtivos.
Até os dias de hoje, o desenvolvimento da cidade e sua expansão
vem ocorrendo de
maneira desordenada, caótica e em locais não apropriados. Estes
fatores somados as
características morfológicas e geotécnicas desfavoráveis
propiciam ambiente de risco.
A Figura 2 apresenta a formação e evolução da malha urbana em
Ouro Preto. Em (a) foi
o início do povoamento no período da descoberta do ouro. Em (b)
o crescimento da
população em torno das áreas mineradas.
A formação da atual Praça Tiradentes e o crescimento em torno de
si podem ser
visualizados em (c). A criação da estação ferroviária e a
ocupação ao seu redor (d) e a
ocupação do Morro do Cruzeiro e a expansão da malha urbana no
Bairro Saramenha (e).
A atual configuração da cidade pode ser visualizada na Figura
3.
-
11
Figura 2 – Evolução da ocupação em Ouro Preto (Modificado de
Faria, 1996)
(a)
(e)
(c) (d)
(b)
-
12
Figura 3 – Ocupação atual de Ouro Preto
O conhecimento da ocupação ao longo dos séculos proporciona um
melhor entendimento
sobre os problemas relacionados a movimentos de massa nas
regiões de Ouro Preto. A
ocupação das áreas mineradas, ou seja, terrenos que já sofreram
perturbações, aliadas a
baixa qualidade das habitações geram áreas de grande risco.
Alguns bairros mais recentes, como os Bairros Bauxita e Vila dos
Engenheiros, são
melhores estruturados e com padrão construtivo melhor, tendo
assim poucas ocorrências de
movimentos. No entanto, as novas ocupações próximas ao Pico do
Itacolomi e nas encostas
da Serra de Ouro Preto estão sendo realizadas de forma precária,
sem supervisão técnica e
com baixa qualidade das construções, repetindo os erros das
ocupações anteriores.
Mais do que todas as cidades coloniais mineiras, Ouro Preto
conseguiu manter a sua
antiga imagem setecentista, constituindo-se no exemplo mais
autêntico da civilização
urbana aqui implantada pelos colonizadores portugueses, o que
levou Ouro Preto, por
decisão da UNESCO, à condição de Cidade Monumento Universal, em
1981.
-
13
2.1.2 – Meio Físico
2.1.2.1 - Geomorfologia e Geologia
A cidade de Ouro Preto se encontra em um grande vale, tendo como
limite a norte a
Serra de Ouro Preto e a sul a Serra do Itacolomi. A Serra de
Ouro Preto está situada no
flanco sul do Anticlinal de Mariana. Essa estrutura regional
orienta-se na direção leste-
oeste, possuindo as camadas com mergulhos gerais para o sul, na
ordem de 30º
(Sobreira & Fonseca, 2001).
Os níveis altimétricos variam entre 800 e 1.500 metros. O relevo
é acidentado, com
vertentes bem íngremes e vales profundos e encaixados. Cerca de
40% da área urbana
exibe feições com declividades entre 20 e 45% e apenas 30% com
declividades entre 5 e
20%. Zonas escarpadas são comuns em toda área urbana (Gomes et
al, 1998).
Na região, destacam-se dois tipos básicos de encostas (Carvalho,
1982):
■ Aquelas elaboradas sobre as rochas pouco coesas, muito
alteradas e com o pendor
concordante com o mergulho das rochas. Estas são as mais
instáveis e apresentam
processos de erosão acelerada.
■ Aquelas que possuem pendor oposto ao mergulho, mesmo
apresentando declividades
mais acentuadas, são menos instáveis e menos susceptíveis à ação
dos processos
erosivos.
Ainda segundo IGA (1994), a ocorrência de rochas mais
resistentes como os itabiritos
da Formação Cauê ou a existência da proteção de crosta
limonítica proveniente de sua
alteração “in situ” criam uma situação de maior estabilidade,
resistindo melhor aos
processos erosivos e aos movimentos de massa.
Em relação à geologia, Ouro Preto apresenta rochas pertencentes
a três grandes unidades
metasedimentares: Supergrupo Rio das Velhas (Grupo Nova Lima),
Supergrupo Minas e
Grupo Itacolomi. O Supergrupo Minas é o predominante na área
urbana da cidade.
-
14
As formações geológicas presentes em Ouro Preto apresentam
comportamento
geotécnico com grande vulnerabilidade a problemas ambientais.
Entre as unidades que
apresentam este tipo de comportamento pode-se citar (Sobreira,
1992):
■ Os xistos do Grupo Nova Lima: alto grau de alteração,
tendência a ravinamentos e
escorregamentos superficiais; ocorrem no Bairro São Sebastião e
na encosta aos fundos
da Santa Casa de Misericórdia;
■ Os filitos da Formação Batatal: baixas características de
resistência e alta
impermeabilidade, favorecendo o solapamento de blocos de
itabirito e canga e a
conseqüente formação de depósitos de meia encosta, pressões de
percolação e
descalçamento de blocos. Ocorre na porção norte da cidade;
■ O quartzito ferruginoso e o filito cinzento e prateado da
Formação Cercadinho: baixa
resistência aos processos denudacionais e sobre os quais se
instalaram muitos dos
antigos bairros de Ouro Preto, tais como, Cabeças, Rosário,
Centro, Antônio Dias, Santa
Efigênia e Praça Tiradentes;
■ Quartzitos da Formação Barreiro: ocorrem de forma descontínua,
são alterados e de
baixa resistência, além de coesos, o que favorece os
ravinamentos. Ocorrem na Vila São
José, Novo horizonte e Buraco Quente.
Além destas unidades, ocorrem também outras mais estáveis, como
os itabiritos,
revestidos de contínua couraça limonítica, denominada canga, da
Formação Cauê do
Grupo Itabira (IGA, 1994). A seguir, apresentamos um esboço da
geologia local.
-
15
Figura 4 – Esboço Geológico da Região de Ouro Preto (Fonte:
Sobreira & Fonseca, 2001)
O substrato rochoso da área urbana é composto predominantemente
por rochas brandas,
que podem estar intercaladas ou associadas a rochas duras
(Bonuccelli & Zuquette,
1999). O estado de alteração e o fraturamento intenso das rochas
contribuem para o
fraco comportamento geotécnico dos terrenos do local.
2.1.2.2 – Clima
O clima de Ouro Preto possui características básicas de clima
tropical de montanha, em
que a baixa latitude é compensada pela atitude e conformação
orográfica regional
(Carvalho, 1982). Os verões são suaves e os invernos são brandos
com baixas
temperaturas e elevada umidade atmosférica (Gomes et al,
1998).
A média anual da temperatura em Ouro Preto é de 18,5ºC, sendo o
mês de janeiro o mais
quente e o mês de julho o mais frio. As temperaturas mais
elevadas coincidem com o
período chuvoso enquanto as temperaturas mais baixas ocorrem no
período seco.
A região de Ouro Preto possui alta pluviosidade, concentrada
principalmente entre os
meses de outubro e março (Figura 5), concentrando 87% da
precipitação anual. O
regime pluviométrico é caracterizado como tropical com uma média
de 1.610,1 mm
-
16
anuais (série de 1988 a 2004). A altitude elevada do município é
um dos fatores
responsáveis pelo alto índice pluviométrico (IGA, 1994).
327,3
202,8
182,2
76,0
39,5
6,310,6 18,0
62,7
121,9
243,9
318,9
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
Pre
cip
itação
(m
m)
Jan
eir
o
Fev
ere
iro
Març
o
Ab
ril
Maio
Jun
ho
Julh
o
Ag
osto
Sete
mb
ro
Ou
tub
ro
No
vem
bro
Deze
mb
ro
Índices Pluviométricos mensais (Série 1988 a 2004)
Figura 5 – Índices Pluviométricos mensais de Ouro Preto
Fonte: Novelis do Brasil
Segundo relatório do IGA (1994), em 1º de fevereiro de 1979
ocorreu a maior altura de
chuva registrada, chegando a 161,0 mm. Neste ano ocorreram
chuvas muito intensas e
prolongadas, causando sérios fenômenos de deslizamentos de
taludes, intenso
ravinamento, aceleração de processos normalmente lentos de
escoamentos superficiais,
queda de blocos, desmoronamentos e colapsos de muros de arrimo,
resultando em
grandes transtornos à população, principalmente aos ocupantes
das encostas e
conseqüentemente ao poder público (Carvalho, 1982).
2.1.2.3 - Vegetação e Hidrografia
Em posição mais elevada a vegetação é de campos naturais,
compostas essencialmente
de gramíneas, com subarbustos disseminados. De acordo com Souza
(1996) é comum
encontrar áreas desmatadas, resultado de diversas atividades,
como minerações,
implantações de núcleos urbanos e obras de engenharia.
-
17
Mesmo com a devastação, ainda ocorrem matas naturais, que
através de decreto
estadual, foram declaradas de preservação permanente. Além
disso, foi criada a Estação
Ecológica do Tripuí, onde existe cobertura florestal densa (IGA,
1994). Algumas áreas
foram reflorestadas por eucaliptos.
Ouro Preto é constituída por uma densa rede de drenagens formada
por diversos rios,
ribeirões e córregos; além de um grande número de nascentes e
fontes naturais.
Portanto, apresenta um pequeno número de poços tubulares (Souza,
1996).
2.1.3 - O Problema das Vibrações em Ouro Preto
Quem mora em Ouro Preto ou visita a cidade sabe que as vibrações
provocadas pelos
carros causam alguns efeitos graves. O simples fato de caminhar
pelas ruas e ladeiras da
cidade (com seus passeios estreitos) provoca um inevitável
confronto com os veículos.
Estes veículos estão sempre engrenados em marcha forte, condição
imprescindível para
que se possa vencer a declividade das vias, mas também favorável
ao aumento do nível
de vibração transmitida para o solo.
As ruas de Ouro Preto são predominantemente estreitas, então, o
transeunte está sempre
muito próximo da fonte das vibrações, ou seja, dos carros.
Somam-se a esta
proximidade outros fatores que favorecem ou potencializam as
vibrações, como o tipo
de terreno onde foi instalado o NH, o tipo de pavimentação e a
qualidade da
manutenção da via, o tipo de ocupação do setor específico,
etc.
O solo de Ouro Preto é formado por camadas inclinadas
sobrepostas de material com
grande concentração de quartzito, com significativa
estabilidade, mas sem capacidade
de amortecimento dos impactos. Sendo assim, o efeito das
vibrações se faz sentir no
próprio corpo, mesmo que seja uma vibração provocada por um
veículo de pequenas
dimensões.
Da mesma forma, estas vibrações alcançam os edifícios. A maioria
deles está instalada
em situação de proximidade do “graid” da rua, absorvendo as
ondas vibracionais.
-
18
Dependendo das circunstâncias, estas vibrações podem adquirir
proporções
preocupantes, com riscos para a integridade física dos
edifícios.
O comprometimento da integridade física dos edifícios se dá pela
desagregação de
materiais por fricção, ou por fadiga, ou ainda pela instalação
de recalques diferenciais
nas fundações a partir do adensamento dos solos. E não são
apenas os edifícios que
sofrem a ação das vibrações mecânicas. O comprometimento pode
ser observado em
forma de pavimentações de ruas desarticuladas e com lacunas, de
passeios e muros
trincados, de tubulações rompidas; ou seja, uma série de lesões
que têm uma causa
comum: as vibrações provocadas por veículos automotores e, em
outra escala, por
vibrações sonoras.
A causa do aparecimento de trincas ao longo das estruturas
edificadas no NH de Ouro
Preto está frequentemente e popularmente associada ao fluxo e ao
tipo de veículo
envolvido no processo. Na prática, o efeito das vibrações é
considerado um agente de
degradação porque causa o adensamento do solo, e, como
conseqüência, o
estabelecimento de recalque diferencial (diferencial porque o
adensamento não é o
mesmo ao longo da infra-estrutura), formando um quadro de
fissuras no edifício. E
também pelo efeito da desagregação de material provocada pelo
aumento da
movimentação das partículas que compõem os materiais de
construção.
Muitas vezes o tratamento das lesões em forma de trincas e
lacunas não acontece de
forma adequada. Se o traço da argamassa utilizada na
recomposição é inadequado,
muito distinto do traço das argamassas tradicionais que utilizam
terra e cal, o resultado
pode comprometer pela textura diferenciada e pela fixação menos
eficiente.
A argamassa que utiliza cimento e areia lavada costuma
“descolar” com o tempo, pois o
seu coeficiente de rigidez é maior que o da argamassa
tradicional de terra e cal, e não
acompanha a dilatação e a tenacidade apresentadas pela argamassa
antiga. Neste caso
fica difícil a execução de uma recomposição adequada, gerando
novas fissuras e
desagregações com o passar do tempo ao longo das superfícies.
Isto sem nos referirmos
às diferenças de textura existente entre estas argamassas, fato
que também compromete
o aspecto formal. O resultado deste tipo de intervenção é uma
imagem alterada e uma
suposta interferência negativa no bem patrimonial em questão
(FOTO 5).
-
19
As conseqüências das vibrações atuando em NH podem ser
desastrosas, no sentido da
possibilidade de ocorrerem eventos interligados, imprevisíveis,
já que estamos tratando
de estruturas relativamente frágeis em pelo menos um dos
diversos aspectos analisados.
Esta suposta fragilidade das estruturas é ditada pelas inúmeras
variáveis possíveis
existentes num processo de degradação específico como este: o
tempo, as condições
atmosféricas, a topografia, a vizinhança ou entorno, a qualidade
e a umidade presente no
solo, as térmitas, etc.
O crescimento da cidade de Ouro Preto levou a uma situação de
movimento de pessoas
e de veículos muito intensa. As encostas das serras foram
ocupadas em partes, novos
loteamentos foram instalados, rotas preferenciais de circulação
foram criadas, enfim, a
cidade se transformou muito, principalmente no que diz respeito
ao desenvolvimento
das potencialidades e das vocações universitária, industrial, e
turística. Tudo isso levou
a um aumento da circulação de veículos pela cidade, com reflexos
nos níveis de
vibração instalados no solo da cidade.
Em Ouro Preto, devido aos altos índices de acidentes e danos ao
patrimônio
relacionados ao trânsito de veículos, foram realizados alguns
trabalhos nos últimos anos
abordando as questões das vibrações mecânicas, tanto aquelas
transmitidas pelo solo
quanto às transmitidas pelo ar.
Este trabalho organiza e interpreta os trabalhos existentes
sobre o tema e acrescenta
novos dados. Estabelece novos conceitos e conclui questões
relacionadas ao efeito
danoso das vibrações nos edifícios históricos.
2.2 - VIBRAÇÃO VERSUS PRESERVAÇÃO
As vibrações provocadas pelos veículos são transmitidas pelo
solo e atingem os
edifícios. Provocam fissuras, trincas, e até mesmo rachaduras
nas paredes, na proporção
do tipo e da intensidade do fluxo de veículos. Além dos danos
por vibração, os danos
podem ser por choque mecânico, quando existe colisão do veículo
de forma direta ou
indireta com o monumento (FOTOS 1 e 2).
-
20
Fonte: Arquivo do IPHAN – ET Ouro Preto
Assim sendo, permanecem algumas dúvidas quanto ao comportamento
dos edifícios
frente à presença das vibrações. Estas dúvidas são abordadas
neste trabalho sob a luz da
ciência, de estudos físicos, mais precisamente da mecânica, da
teoria das ondas
vibracionais e sua transmissão.
Dúvidas sobre o comportamento das edificações na presença de
vibrações são
recorrentes entre os proprietários de imóveis e pessoas em geral
interessadas na
conservação do patrimônio. Possíveis questionamentos são
listados a seguir:
■ Até que ponto uma estrutura edificada em modelo tradicional
(alvenaria de pedra,
adobe, pau-a-pique) é capaz de resistir à incidência de uma
determinada onda
vibracional?
■ Qual a viabilidade de um veículo com determinado peso e
determinada velocidade
trafegar pelas ruas do CH?
■ Quais os setores críticos do CH para a estabilidade dos
edifícios com relação aos
danos provocados pelas vibrações mecânicas?
■ Qual sistema construtivo tradicional é capaz de suportar
vibrações com maiores
intensidades e freqüências?
FOTO 1
Acidente com vítima fatal na Rua das
Flores.
FOTO 2
Chafariz do Pilar parcialmente arruinado
após colisão.
-
21
■ Com determinada margem de segurança, qual a probabilidade de
determinado
edifício apresentar danos quando submetido a uma determinada
vibração mecânica?
Estas questões só poderão ser resolvidas mediante um estudo
suplementar sobre o
comportamento das edificações na presença das vibrações e dos
fatores variáveis em
questão.
Como ação preventiva e mitigadora dos danos causados pelas
vibrações é comum a
proposição da instalação de obstáculos físicos (peças
balizadoras) e de placas
informativas, restringindo o tráfego de veículos de grande porte
por determinadas vias
dos NH(s). Os veículos de grande porte são quase sempre mais
pesados e provocam
maiores danos que os veículos leves, já que são responsáveis
pela instalação de maiores
índices de vibração nos solos.
No caso de Ouro Preto, a instalação das placas e dos balizadores
não tem sido suficiente
para restringir o fluxo de veículos automotores leves ou pesados
a níveis adequados.
Classificamos como adequados àqueles níveis para os quais existe
uma situação
confortável de comportamento das estruturas edificadas. O que
presenciamos
atualmente é uma dificuldade de compatibilizar o aumento da
frota de veículos que
circula pelo NH com as atividades que envolvem a sua própria
preservação.
Consideramos que a restrição total ao trânsito de veículos no
CH, como é o caso de
Parati, RJ, não é adequado para o caso Ouro Preto. Tanto pela
sua extensão quanto pela
sua implantação em local de topográfica muito acidentada. E
também pela diversidade e
pela intensidade da sua ocupação. Então, fica estabelecido um
paradoxo na cidade de
Ouro Preto. As pessoas utilizam os veículos para a facilitação
das atividades da vida
cotidiana. Porém, a utilização dos veículos causa vibrações
supostamente danosas para
os edifícios.
As atividades da vida moderna dependem da utilização de veículos
automotores para
sua execução. De acordo com as características sócio-econômicas
locais, as atividades
mais importantes estão ligadas ao comércio, à indústria, à
construção civil, ao transporte
urbano, ao turismo e ao lazer. Para tento, são utilizados
caminhões, ônibus, carros
pequenos e motocicletas.
-
22
Enquanto isso, o volume de danos causados pela utilização de
veículos nos monumentos
da cidade tende a crescer na mesma proporção do crescimento da
frota, confirmando o
paradoxo, pois, em muitos aspectos, a preservação deste
patrimônio é que caracteriza a
dinâmica social da cidade. Então, a cidade fica ameaçada pelo
risco de danos ao que ela
tem de mais especial, a sua história e sua morfologia
urbana.
A seguir serão descritos os principais conceitos de vibração e
de preservação, a inter-
relação entre os dois e os trabalhos já realizados na área de
correlação entre eles. Estes
conceitos são importantes, na medida em que facilitam o
entendimento da ação física da
qual estamos tratando e respaldam cientificamente o diagnóstico
e também uma
eventual proposta para o tratamento terapêutico para a
situação.
2.3 - VIBRAÇÕES
2.3.1 - Conceitos
■ VIBRAÇÃO:
Qualquer objeto que descreva um movimento rápido tipo vai e vem,
no mesmo
caminho, está a vibrar (p.ex: corda de guitarra, edificio
durante um sismo). Cada
movimento de vai e vem é um ciclo de vibração.
Segundo IIDA (1995), se um corpo executa um movimento em torno
de um ponto fixo,
então ele está vibrando. Esse movimento pode ser regular ou
irregular, como sacolejar
de um carro andando em uma estrada de terra. As vibrações são
transmitidas através das
partes do corpo que está em contato com a fonte, geralmente as
nádegas, as mãos, os
braços e os pés. Seus efeitos variam desde um enjôo, até danos
físicos consideráveis. As
vibrações podem ser divididas em três faixas:
- freqüências baixas, de 1 a 6 Hz;
- freqüência média, de 6 a 60 Hz.
-
23
- freqüência alta, acima de 60 Hz.
Os efeitos de vibrações no homem dependem da complexidade
estrutural do seu corpo,
como as diferentes massas dinamicamente suspensas respondem a
vibrações de
diferentes freqüências. Dentre outros efeitos podemos citar:
deslocamento dos órgãos
internos, estiramento dos ligamentos de suporte dos grandes
órgãos, provocando danos
a tecidos delicados, o aparecimento de traços de sangue na
urina, dores lombares e
abdominais, prejuízo no sistema auditivo.
Segundo VERDUSSEN (1978), as vibrações também afetam a estrutura
de um prédio,
com aparecimento de trincas e rachaduras. Também interferem no
funcionamento e
exatidão de equipamentos. A medição de vibrações é feita por
instrumentos
eletromagnéticos, eletromecânicos. A intensidade das vibrações é
dada é dada por uma
unidade arbitrária, o vibro, de símbolo P.
A primeira publicação internacional que estabelece limites de
exposição a vibrações
para os trabalhadores, foi a Norma ISO no 2631 de 1978, que
apresenta valores
máximos suportáveis para o tempo de um minuto a 12 horas de
exposição nos
ambientes que haja vibração. Embora haja extensa literatura
sobre danos causados por
vibrações, sabe-se relativamente pouco acerca do modo pelo qual
tais vibrações atuam.
Também se desconhece qualquer literatura ou trabalho acadêmico
de pesquisa sobre
efeitos das vibrações na sala de aula.
■ INÉRCIA
É uma propriedade física da matéria de não desejar modificar seu
estado de movimento.
Isto significa que, se o corpo está parado, tende a permanecer
parado, e se está em
movimento, tende a permanecer em movimento e a sua velocidade se
mantém.
■ ONDA
Uma onda é uma perturbação que se move através de uma substância
(ou meio). Se
lançarmos uma pedra num lago profundo e quieto, observaremos a
formação de montes
e vales de água deslocando-se para fora sobre a superfície da
água em todas as direções.
-
24
Folhas e varinhas, que flutuam sobre a água, não são
transportadas pelas ondas, mas
vibram para cima e para baixo, repetidamente, à medida que as
ondas passam por elas.
A água não é transportada pelas ondas. Você pode ter visto ondas
sobre um campo de
trigo. O vento empurra para um lado algumas hastes de trigo,
estas se inclinam contra
suas vizinhas que, por sua vez, se inclinam contra outras e
assim a perturbação inicial se
desloca para diante.
Uma onda sísmica é uma onda que se propaga através da Terra,
geralmente como
conseqüência de um sismo, de uma explosão, ou também do trânsito
de veículos
pesados. Estas ondas são estudadas pelos sismólogos, e medidas
por sismógrafos,
sismômetros ou geofones.
As ondas de corpo (FIG. 6) ou volume propagam-se através do
interior da Terra.
Apresentam percursos radiais deformados devido às variações de
densidade e
composição do interior da Terra. Trata-se de um efeito
semelhante à refração de ondas
de luz. As ondas de corpo são as responsáveis pelos primeiros
tremores sentidos
durante um sismo bem como por muita da vibração produzida
posteriormente durante o
mesmo. Existem dois tipos de ondas de corpo: primárias (ondas P)
e secundárias (ondas
S).
As ondas P ou primárias são as primeiras a chegar, pois têm uma
velocidade de
propagação maior. São ondas longitudinais que fazem a rocha
vibrar paralelamente à
direção da onda, tal como um elástico em contração. Verifica-se
alternadamente uma
compressão seguida de uma distensão com amplitudes e períodos
baixos, impondo aos
corpos sólidos elásticos alterações de volume (contudo não há
alterações na forma). No
ar, estas ondas de pressão tomam a forma de ondas sonoras e
propagam-se à velocidade
do som.
A velocidade de propagação deste tipo de ondas varia com o meio
em que se propagam,
sendo típicos valores de 330 m/s no ar, 1450 m/s na água e 5000
m/s no granito. Não
são tão destrutivas como as ondas S ou as ondas de superfície
que se lhes seguem. A
velocidade de propagação destas ondas é, em geral, ligeiramente
inferior ao dobro
daquela das ondas S.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ondahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Terrahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sismohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Explos%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sismologiahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sism%C3%B3grafohttp://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Sism%C3%B3metro&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/Geofonehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Densidadehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Refrac%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Luzhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ondas_Shttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ondas_Shttp://pt.wikipedia.org/wiki/Rochahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ondahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Amplitudehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Per%C3%ADodohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade_do_somhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade_do_somhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Granitohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ondas_S
-
25
As ondas S ou secundárias são ondas transversais ou de
cisalhamento, o que significa
que o solo é deslocado perpendicularmente à direção de
propagação como num chicote.
No caso de ondas S polarizadas horizontalmente, o solo move-se
alternadamente para
um e outro lado. São mais lentas que as P, com velocidades de
propagação ente 2000 e
5000 m/s, sendo as segundas a chegar.
Estas provocam alterações morfológicas, contudo não há alteração
de volume. As ondas
S propagam-se apenas em corpos sólidos, uma vez que os fluidos
(gases e líquidos) não
suportam forças de cisalhamento. A sua velocidade de propagação
é cerca de 60%
daquela das ondas P, para um dado material. A amplitude destas
ondas é várias vezes
maior que a das ondas P.
As ondas de superfície (FIG. 6) são semelhantes às ondas que se
observam à superfície
de um corpo de água e propagam-se imediatamente abaixo da
superfície terrestre.
Deslocam-se mais lentamente que as ondas de corpo. Devido à sua
baixa freqüência,
longa duração e grande amplitude, podem ser das ondas sísmicas
mais destrutivas.
Propagam-se pela superfície a partir do epicentro de um sismo
(tal como as ondas de
uma pedra ao cair num charco), com velocidades mais baixas que
as ondas de corpo.
Existem dois tipos de ondas de superfície: ondas de Rayleigh e
ondas de Love.
As ondas de Rayleigh (R) são ondas de superfície que se propagam
como as ondas na
superfície da água. A existência destas ondas foi prevista por
John William Strutt, Lord
Rayleigh, em 1885. São mais lentas que as ondas de corpo. Essas
ondas são o resultado
da interferência de ondas P e S. Estas ondas provocam vibração
no sentido contrário à
propagação da onda, ou seja, um movimento de rolamento
(descrevem uma órbita
elíptica), e a sua amplitude diminui rapidamente com a
profundidade.
As ondas Love (L) são ondas de superfície que produzem
cisalhamento horizontal do
solo e a sua energia é obrigada a permanecer nas camadas
superiores da Terra por
ocorrer por reflexão interna total. São assim chamadas em honra
de A.E.H. Love, um
matemático britânico que criou um modelo matemático destas ondas
em 1911. Essas
ondas são o resultado da interferência de duas ondas S. São
ligeiramente mais rápidas
que as ondas de Rayleigh. São ondas cisalhantes altamente
destrutivas.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Cisalhamentohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Frequ%C3%AAnciahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Epicentrohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Lord_Rayleighhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Lord_Rayleighhttp://pt.wikipedia.org/wiki/1885http://pt.wikipedia.org/wiki/A.E.H._Love
-
26
Figura 6 – Ondas de Corpo acima e Ondas de Superfície abaixo
■ COMPRIMENTO DE ONDA
O comprimento de uma onda é a distância entre as cristas desta
onda. Observando as
ondas de água num rio notamos que suas cristas estão afastadas
umas das outras. (Fig.
7-A). Ondas numa corda esticada podem ter algumas dezenas de
centímetros de
comprimento (Fig. 7-B). O comprimento de onda das ondulações
numa bacia de lavar
roupa pode ser de apenas uns 2 ou 3 centímetros. Os comprimentos
das ondas luminosas
são iguais a alguns centésimos de milésimos de centímetro.
-
27
Figura. 7-A - Comprimento de onda. de ondas Figura 7-B -
Comprimento de ondas
na água numa corda.
■ AMPLITUDE
Por amplitude de uma onda entendemos a altura de sua crista em
relação ao nível médio
da substância ou meio. Isto difere da altura da onda que é a
maior distância percorrida
por um objeto flutuante movendo-se para cima e para baixo (FIG.
8).
Figura 8 - A amplitude OM das ondas em A é a mesma que as das
ondas em B. Elas têm
diferentes comprimentos de onda. Em C e D as amplitudes são
diferentes e o comprimento da
onda é o mesmo.
-
28
■ FREQÜÊNCIA
Freqüência é uma grandeza física associada a movimentos de
característica ondulatória
que indica o número de revoluções (ciclos, voltas, oscilações,
etc) por unidade de
tempo. A freqüência de um movimento vibratório é o número de
vibrações completas,
de um lado para o outro e de volta ao ponto de partida, por
segundo.
Suponha que um cachorro balance sua cauda três vezes por
segundo. Então, dizemos
que a freqüência da vibração é de 3 vibrações por segundo. Se as
hastes de um diapasão
se movem de um lado para o outro 200 vezes por segundo, sua
freqüência é de 200
vibrações por segundo. Suas unidades são:
-Hertz (Hz): Corresponde ao número de oscilações por segundo.
Nome dado em honra
ao físico Alemão Heinrich Rudolf Hertz.
-Rotações por minuto (rpm): Corresponde ao número de oscilações
por minuto.
■ PÊNDULO
Um pêndulo é um corpo pesado suspenso por uma corda, uma
corrente ou uma haste.
Muitos relógios têm pêndulos. Num relógio antigo com um pêndulo
de 1 metro de
comprimento sua freqüência é de 30 vibrações por minuto. O
pêndulo vibra de um lado
para o outro e de volta ao ponto de partida cada 2 segundos.
■ PERÍODO (T)
O período é o tempo gasto para que uma vibração se complete. O
período é o inverso da
freqüência.
Foi Galileu quem descobriu as leis do pêndulo. Podemos repetir
algumas das
experiências que ele deve ter feito. Amarremos uma bola de ferro
à extremidade de uma
corda, presa a uma barra rígida, de modo a constituir um pêndulo
simples (Fig. 9).
Tomemos a distância da barra ao centro da bola igual a 25
centímetros. Façamos que a
bola oscile, percorrendo uma pequena distância, uns 2 a 3
centímetros, e meçamos o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Grandeza_f%C3%ADsicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ondulat%C3%B3riahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Hertzhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Segundohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Rudolf_Hertzhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Rota%C3%A7%C3%B5es_por_minutohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Minuto
-
29
tempo que ela gasta para fazer 25 vibrações, de um lado para o
outro, completas. Este
tempo será 25 segundos, ou seja, 1 segundo para cada vibração.
Repitamos a
experiência, mas façamos o comprimento do pêndulo simples igual
a 100 centímetros.
Agora, o intervalo de tempo gasto por cada vibração será 2
segundos. Ao tornar o
comprimento quatro vezes maior, nós duplicamos o período. O
intervalo de tempo que
leva uma vibração de um pêndulo, ou seu período, é diretamente
proporcional à raiz
quadrada de seu comprimento.
Figura. 9 - O pêndulo mais curto vibra duas vezes mais depressa
que o mais longo.
O período de um pêndulo varia como a raiz quadrada de seu
comprimento.
Façamos outro pêndulo de igual comprimento, mas usemos uma bola
de madeira. Os
dois pêndulos vibrarão com o mesmo período. O período de um
pêndulo não depende
de sua massa.
Outras experiências provam que o tempo de uma vibração depende
também da
aceleração da gravidade g. O período, T, de um pêndulo de
comprimento l é dado por:
-
30
■ SISMÓGRAFO
O sismógrafo (FIG. 10) é o aparelho que registra, com precisão e
nitidez, as ondas
sísmicas, ou seja, a medição da intensidade dos terremotos ou
vibrações no solo. O
Instrumento detecta e mede as ondas sísmicas naturais ou
induzidas e permite
determinar, principalmente se organizado em rede de vários
sismógrafos, a posição
exata do foco (hipocentro) dessas ondas e do ponto da sua
chegada na superfície
terrestre (epicentro) e quantificar a energia desses fenômenos
expressa na escala de
Richter.
Existem vários tipos de sismógrafos, por exemplo, os que
registram os movimentos
horizontais do solo, os que registram os movimentos verticais,
etc.
O gráfico obtido num sismógrafo através do qual se pode observar
características da
propagação diferentes das ondas sísmicas, designa-se sismograma.
Um sismograma, em
período de calma sísmica, apresenta o aspecto de uma linha reta
com apenas algumas
oscilações. Quando ocorre um sismo, os registros tornam-se mais
complexos e com
oscilações bastante acentuadas, evidenciando a amplitude das
diferentes ondas.
No ano 132, o chinês Chang Heng inventou o primeiro sismógrafo
("O Sismocóspio").
Este aparelho consistia numa bola de bronze sustentada por oito
dragões que a
seguravam com a boca. Quando ocorria um tremor de terra, por
menor que fosse, a boca
do dragão abria e a bola caía na boca aberta de um dos oitos
sapos de metal que se
encontrava em baixo. Era, deste modo, que os chineses
determinavam a direção de
propagação do sismo.
A partir desta invenção foram-se desenvolvendo novos inventos
até chegar aos
sismógrafos de hoje. Os sismografos são ultilizados para medir
as vibrações da terra e
para definir se a camada é muito densa ou pouco densa.
As pessoas que vivem em cidades notam que às vezes os prédios
tremem quando um
grande caminhão ou o metrô passa nas proximidades. Sismógrafos
eficazes para medir
http://pt.wikipedia.org/wiki/Terremotohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sismogramahttp://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Chang_Heng&action=edit&redlink=1
-
31
intensidade de terremotos são, portanto, isolados e conectados a
uma rocha para
prevenir esse tipo de "poluição de informações".
O principal problema ao criar um sismógrafo é que ele não trema
quando o chão treme.
Portanto, a maioria dos sismógrafos é isolada de alguma forma. É
possível fazer um
sismógrafo muito simples pendurando um peso em uma corda sobre
uma mesa.
Amarrando uma caneta ao peso e colocando na mesa um pedaço de
papel para que a
caneta
