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Edifícios Mistos Alvenaria-Betão Armado em
Campo de Ourique
Definição de uma Base de Dados e avaliação sísmica de um edifício tipo
Rui Jorge Damião Sousa Braga
Dissertação para obtenção do grau de mestre em
Engenharia Civil
Orientador
Professora Doutora Rita Maria do Pranto Nogueira Leite Pereira Bento
Orientador
Professor Doutor Alexandre Bacelar Gonçalves
Júri
Presidente: Professor Doutor José Joaquim Costa Branco de Oliveira Pedro Orientador: Professora Doutora Rita Maria do Pranto Nogueira Leite Pereira Bento
Vogal: Professor Doutor António Manuel Candeias de Sousa Gago
Janeiro de 2016
i
Agradecimentos
Serve o presente para expressar o meu agradecimento a todos os que contribuíram para o
desenvolvimento do meu percurso académico e deste trabalho em particular.
Em especial queria agradecer à professora doutora Rita Bento pela sua dedicação, interesse e
empenho.
Queria igualmente agradecer à Professora Serena Cattari que desenvolveu o programa utilizado e foi
fundamental na ajuda para a modelação do edifício.
Da mesma forma, quero agradecer à Jelena Milošević e Ana Simões, que me ajudaram na
aprendizagem de um novo programa e nunca negaram apoio no desenvolvimento deste trabalho.
Ao Professor Alexandre Gonçalves, coorientador desta dissertação, pela disponibilidade
demonstrada.
De uma forma geral, quero agradecer a todos os professores com quem tive a oportunidade de
aprender. É sempre um orgulho poder aprender com os melhores.
Aos meus colegas de curso quero deixar um sentido abraço de agradecimento por tudo o que
contribuíram para o meu desenvolvimento pessoal e profissional.
Por fim, aos meus Pais e irmãos por nunca desistirem de apoiar os meus estudos e a minha
formação académica.
ii
iii
Resumo
Os edifícios antigos constituem uma componente importante da arquitetura portuguesa e são
considerados, nos dias correntes, como uma valiosa herança para gerações futuras, uma vez que
permitem relatar a história da cidade e dos seus habitantes. No entanto estes edifícios foram
construídos com materiais e técnicas que não permitem satisfazer as atuais exigências
regulamentares.
Os Edifícios mistos alvenaria e betão armado, também designados de edifícios “Placa”, são uma
tipologia de edifícios antigos com uma presença considerável no edificado de Lisboa. Estes, surgiram
com o aparecimento do betão armado no final do século XIX, no entanto, foi entre 1930 e 1960 que
se registam a maior concentração deste tipo de edifícios. Esta tipologia de edifícios é caracterizada
pela introdução do betão armado com funções estruturais: numa primeira fase ao nível dos
pavimentos das zonas húmidas (casas-de-banho, cozinhas, varandas), e posteriormente em todo o
pavimento e em pilares e vigas. Para além do betão armado, estes edifícios são caracterizados pela
presença de alvenaria nas paredes com função estrutural, sendo os últimos edifícios a utilizar este
material com essa função. Existem diversos formatos característicos desta tipologia de edifícios dos
quais se destacam três: i) retangulares; ii) rabo-de-bacalhau; iii) retangular com dois corpos salientes
alinhados com as paredes de empena.
A ausência de regulamentos, na época de construção, que permitisse o dimensionamento sísmico
adequado dos edifícios levou a que fossem construídos estruturas vulneráveis à ação sísmica.
Neste trabalho pretende-se contribuir para o conhecimento detalhado do comportamento estrutural
desta tipologia de edifícios num bairro característico de Lisboa, bairro de Campo de Ourique. Assim,
numa primeira fase o objetivo principal foi compilar todos os dados relevantes referentes aos
mesmos, numa base de dados criada num sistema de informação geográfica (SIG) para que no futuro
se possa criar uma estratégia intervenção aos edifícios mais vulneráveis, na perspetiva da mitigação
do risco.
Numa segunda fase do trabalho, escolheu-se um edifício tipo do bairro em análise que foi submetido
à avaliação sísmica com recurso ao programa Tremuri, considerando uma análise estática não linear.
Na análise sísmica considerou-se o edifício em estudo e os adjacentes, de modo a ter em conta o
efeito quarteirão. A ação sísmica foi definida utilizando como referência a norma europeia:
Eurocódigo 8.
Palavras-Chave: Edifícios Mistos; Edifícios “Placa”; SIG; Campo de Ourique; Avaliação Sísmica;
Análise estática não linear
iv
v
Abstract
Traditional buildings are an important component of Portuguese architecture and they are considered
a noble heritage of old generations. They have the capacity to relate the history of the city and his
habitants. However, these buildings were built with materials and techniques which do not fulfilled the
requirements of nowadays seismic codes.
Mixed masonry and reinforced concrete buildings, also called “Placa” Buildings, are a type of old
buildings with a considerable presence in Lisbon. These buildings have emerged with the appearance
of reinforced concrete in the late nineteenth century; however, it was between 1930 and 1960 that
have registered the highest concentration of such buildings. This typology is characterized by the
introduction of reinforced concrete as a structural element: firstly only on wetland floors (bathrooms,
kitchens, balconies) and then across the entire pavement and in some columns and beams. These
buildings still use masonry as the main structural material. There are several shapes characteristic of
this type of buildings: i) Rectangular; ii) “Rabo-de-bacalhau”; iii) rectangular with two exterior “bodies”
aligned sidewalls.
The lack of seismic codes at the time of construction resulted in the construction of buildings
vulnerable to the seismic action.
In this work it is intended to contribute to improve the knowledge about structural behavior of this type
of buildings in an historic and characteristic town in Lisbon, Campo de Ourique. Firstly, will be created
a database in a geographic information system (GIS) with the purpose to store all the information
available in archive about a specific building typology (“Placa” Building); thus in the future it is possible
to develop an intervention strategy for the most vulnerable buildings.
The second part of the work consists to choose a building (case study) and submit it to seismic
assessment. The numerical analysis of the selected building was conducted using Tremuri, with
seismic action defined by Eurocode 8. In the seismic study, was considered the case study as well as
the adjacent ones to take in account the block effect. This program was chosen because it allows the
use of non-linear static and dynamic analysis and was designed specifically to model old masonry
buildings.
Key-Words: Mixed buildings; “Placa Buildings”: GIS; Campo de Ourique; Seismic Vulnerability;
Non-Linear static analysis
vi
vii
Índice
Agradecimentos .........................................................................................................................................i
Resumo ................................................................................................................................................... iii
Abstract.....................................................................................................................................................v
Índice ...................................................................................................................................................... vii
Lista de Figuras ....................................................................................................................................... ix
Lista de Tabelas ...................................................................................................................................... xi
Lista de Abreviaturas e símbolos ........................................................................................................... xii
1.Introdução ............................................................................................................................................. 1
1.1 Enquadramento Geral .................................................................................................................... 1
1.2 Objetivos Principais ....................................................................................................................... 2
1.3 Estrutura do Trabalho .................................................................................................................... 2
2. Caracterização dos Edifícios Placa – Bairro Campo de Ourique ....................................................... 5
2.1 Importância histórica do bairro de Campo de Ourique .................................................................. 5
2.2 Caracterização do seu parque habitacional .................................................................................. 6
2.3 Características dos Edifícios Placa ............................................................................................... 9
3. Base de dados do Edificado – Ambiente SIG ................................................................................... 15
3.1 Introdução .................................................................................................................................... 15
3.2 Modelação de Dados ................................................................................................................... 15
3.3 Descrição da informação recolhida ............................................................................................. 19
4. Edifício placa – caso de estudo ......................................................................................................... 23
4.1 Introdução .................................................................................................................................... 23
4.2 Caracterização Geral ................................................................................................................... 23
4.3 Caracterização do edifício em estudo ......................................................................................... 25
4.4 Elementos estruturais .................................................................................................................. 27
4.4.1 Fundações ............................................................................................................................. 27
4.4.2 Paredes ................................................................................................................................. 27
4.4.3 Pavimentos ............................................................................................................................ 28
4.4.4 Escadas ................................................................................................................................. 30
4.4.5 Cobertura .............................................................................................................................. 30
viii
5. Definição do Modelo de análise ........................................................................................................ 31
5.1 Introdução .................................................................................................................................... 31
5.2 Propriedades mecânicas dos materiais ....................................................................................... 31
5.3 Definição das cargas verticais e da massa ................................................................................. 34
5.4 Definição do Modelo no programa Tremuri ................................................................................. 36
5.4.1 Paredes Exteriores e Interiores ............................................................................................. 36
5.4.3 Pavimentos / lajes ................................................................................................................. 38
5.4.4 Modelo Final .......................................................................................................................... 40
6. Avaliação Sísmica do Edifício ........................................................................................................... 43
6.1 Introdução .................................................................................................................................... 43
6.2 Descrição do Método N2 ............................................................................................................. 43
6.2.1 Definição do espectro de resposta ....................................................................................... 43
6.2.2 Definição das curvas de capacidade resistente .................................................................... 45
6.2.3 Determinação da resistência última de um sistema com 1GDL ........................................... 50
6.2.4 Determinação do período do sistema com 1GDL ................................................................. 53
6.2.5 Determinação do deslocamento-alvo ................................................................................... 53
7.1 Considerações Finais .................................................................................................................. 61
7.2 Desenvolvimentos futuros ........................................................................................................... 63
8 Bibliografia .......................................................................................................................................... 65
ANEXO ..................................................................................................................................................... I
ix
Lista de Figuras
Figura 2.1 - Edifício pombalino em Campo de Ourique: a) Foto da fachada principal; b) Modelo
realizado no ArchiCad (Catulo, 2015); c) Parede de Frontal e Tabique; d) Escada ............................... 8
Figura 2.2 - Exemplo de um Edifício Gaioleiro ........................................................................................ 8
Figura 2.3 – Exemplo de um Edifício Placa (João Ferreira, 2014) ......................................................... 9
Figura 2.5 - Estrutura de um pavimento em madeira (Appleton, 2003) ................................................ 10
Figura 2. 6 - Viga tipo de um Edifício Placa (adaptado de João Ferreira, 2014) .................................. 11
Figura 2. 7 - Sistemas de fundações típico de Edifícios Placa, solução em alvenaria (à esquerda) e
em betão armado (à direira) (Monteiro e Bento, 2012) ......................................................................... 11
Figura 2.8 - Estrutura da cobertura em madeira (Appleton, 2003) ....................................................... 12
Figura 2.9 - Tipos de "rabo de bacalhau", adaptado de Eloy (2012) .................................................... 13
Figura 3.1 - Modelo Vetorial Vs Modelo Matricial (raster) (adaptado de Davis, B (1996)) ................... 16
Figura 3.2 Representação das vias de comunicação e edificado em SIG ........................................... 17
Figura 3.3 Exemplo de informação disponível na tabela de atributos .................................................. 18
Figura 3.4- Mapa temático dos edifícios de Campo de Ourique em função da sua tipologia construtiva
............................................................................................................................................................... 19
Figura 4.1 - Localização do quarteirão na plataforma SIG desenvolvida (ESRI, 2013) ....................... 23
Figura 4.2 – Localização do quarteirão que contém edifício escolhido (adaptado de Google Maps) .. 24
Figura 4.3 - Formato em planta dos edifícios pertencentes ao quarteirão em estudo (adaptado de
Google Maps) ........................................................................................................................................ 24
Figura 4. 4 – a) Fachada Principal e b) Fachada Posterior .................................................................. 25
Figura 4.5 - Planta tipo dos andares do Edifício em estudo (Memória Descritiva, 1941) ..................... 26
Figura 4.6 - Tabela de atributos do edifício em estudo ......................................................................... 27
Figura 4.7 - Tipo de materiais usados no edifício em análise ...................................................................
Figura 4.8 - Pormenor da laje de betão armado utilizada na casa de banho (Memória Descritiva, 1941)
............................................................................................................................................................... 29
Figura 4. 9 - Pormenorização da laje de betão armado na zona da cozinha (Memória Descritiva, 1941)
............................................................................................................................................................... 29
Figura 4. 10 - Pormenor das escadas de serviço do edifício em estudo .............................................. 30
Figura 5.1- Inclinação das águas da cobertura (adaptado de memória descritiva, 1941) .................... 35
Figura 5.2 Discretização computacional segundo o método FME, adaptado de (Lagomarsino, et al.,
2013) ...................................................................................................................................................... 36
Figura 5.3 – Mecanismo de colapso no plano da parede: a) Flexão; b) Deslizamento; c) Fendilhação
diagonal (adaptado de Norma Italiana) ................................................................................................. 37
x
Figura 5.4 - Mecanismo de derrubamento por flexão composta para fora do seu plano (adaptado de
Norma Italiana) ...................................................................................................................................... 38
Figura 5.5 - Viga metálica de suporte a paredes superiores ................................................................ 38
Figura 5.6 - Caraterísticas do pavimento de madeira utilizado na modelação ..................................... 39
Figura 5.7 - Caraterísticas das lajes de betão armado utilizadas na modelação ................................. 39
Figura 5.8 – Modelo do caso de estudo - Fachada Principal ................................................................ 40
Figura 5.9 - Modelo do caso de estudo - Fachada Posterior ................................................................ 40
Figura 5.10 - Primeiro Modo de Vibração - Translação segundo X ...................................................... 41
Figura 5. 11 - Segundo Modo de Vibração - Translação segundo Y .................................................... 42
Figura 6.1 - Espetro de resposta no formado Aceleração - Deslocamento espectral .......................... 45
Figura 6.2 - Identificação dos Nós e Paredes analisados ..................................................................... 46
Figura 6.3 - Curva de capacidade para os nós 181 e 397 – Direção X ................................................ 47
Figura 6.4 - Curva de capacidade para os nós 688 e 397 - Direção Y ................................................. 47
Figura 6.5 - Curva de capacidade resistente para os dois tipos de carregamento segundo X ............ 48
Figura 6.6 - Curva de capacidade resistente para os dois tipos de carregamento segundo Y ............ 48
Figura 6.7 - Curvas de capacidade resistente associado ao deslocamento último .............................. 49
Figura 6.8 - Definição da curva de capacidade: a) Na estrutura; b) No sistema 1GDL equivalente
(adaptado de EC8-1 NA, 2009) ............................................................................................................. 49
Figura 6.9 - Determinação da relação idealizada força-deslocamento elasto-perfeitamente plástica
(adaptado EC8-1 NA, 2009) .................................................................................................................. 51
Figura 6.10 - Curva de Capacidade Equivalente e Curva Bilinear - Nó 181 - Direção X ..................... 52
Figura 6.11 - Curva de Capacidade Equivalente e Curva Bilinear - Nó 688 - Direção Y ..................... 52
Figura 6.12 - Interceção entre o Espetro e as curvas bilineares........................................................... 53
Figura 6. 13 - Má ligação entre paredes perpendiculares (foto tirada num edifício misto alvenaria-BA)
............................................................................................................................................................... 56
Figura 6.14 - Padrão de danos na Parede P66 sujeita ao carregamento pseudo-triangular: a) Fase
inicial; b) Deslocamento alvo c) Deslocamento último .......................................................................... 57
Figura 6.15 - Padrão de danos na Parede P72 sujeita ao carregamento pseudo-triangular: a) Fase
inicial; b) Deslocamento alvo c) Deslocamento último .......................................................................... 58
Figura 6.16 – Padrão de danos na parede da fachada principal a) Deslocamento alvo; b)
Deslocamento último ............................................................................................................................. 59
Figura 6.17 – Padrão de danos na parede de empena a) Deslocamento alvo; b) Deslocamento último
............................................................................................................................................................... 59
Figura A. 1 - Planta de fundações, Planta da cave e planta do rés-de-chão I
Figura A.2 - Planta tipo dos andares e planta da cobertura .................................................................... II
Figura A.3 - Corte Longitudinal do edifício em estudo ............................................................................ II
Figura A.4 - Alçado Frontal..................................................................................................................... III
Figura A.5 - Alçado fachada posterior .................................................................................................... III
Figura A.6 - Elementos/ cortes que ajudaram à definição dos elementos ............................................. IV
xi
Lista de Tabelas
Tabela 1 - Datas e tipologias dos edifícios analisados ......................................................................... 20
Tabela 2 - Propriedades mecânicas dos materiais utilizados nas paredes .......................................... 33
Tabela 3 - Características mecânicas dos pavimentos e cargas atuantes ........................................... 34
Tabela 4 - Distribuição das cargas da cobertura................................................................................... 35
Tabela 5 - Frequências próprias e modos de vibração do caso de estudo .......................................... 40
Tabela 6 - Tabela de referência para edifícios de alvenaria (Oliveira, 2004) ....................................... 42
Tabela 7 - Elementos necessários à definição do espetro de resposta elástico .................................. 44
Tabela 8 - Fatores de transformação .................................................................................................... 50
Tabela 9 - Força de cedência, deslocamento cedência e deslocamento último nas direções X e Y para
os nós 181 e 688, respetivamente ........................................................................................................ 51
Tabela 10 - Período elástico e aceleração ............................................................................................ 53
Tabela 11 - Resumo dos deslocamentos obtidos para o caso de estudo (1GDL) ............................... 55
Tabela 12 - Deslocamento Alvo da estrutura com NGDL ..................................................................... 55
xii
Lista de Abreviaturas e símbolos
E Módulo de Elasticidade ou Módulo de Young
G Módulo de Distorção
ν Coeficiente de Poisson
w Peso volúmico
fm Resistência média à compressão
fk Resistência característica à compressão
τ0 Resistência ao corte
ag Valor da aceleração do solo para dimensionamento [m/s2]
T Período de vibração de um sistema linear com um grau de liberdade [s]
S Fator que traduz a influência do solo
TB, TC, TD Valores de períodos de referência [s]
Sae Aceleração espectral
Sde Deslocamento espectral
NGDL Múltiplos graus de liberdade
1 GDL Um grau de liberdade
𝚪 Fator de transformação
mi Massa do piso i
i Deslocamento normalizado do piso i
Fi Forças laterais
Forças laterias normalizadas
m* Massa – sistema 1 GL
dy* Deslocamento no limite de plasticidade do sistema idealizado com 1GDL
dm* Deslocamento a partir do qual começa a plastificação da estrutura
Em* Energia de deformação real até à formação do mecanismo plástico
T* Período – sistema 1 GL
Fy* Força de cedência – sistema 1 GL
du* Deslocamento último – sistema 1 GL
dt* Deslocamento objetivo – sistema 1 GL
μ* Ductilidade – sistema 1 GL
xiii
1
1. Introdução
1.1 Enquadramento Geral
Os edifícios antigos constituem uma componente importante da arquitetura portuguesa e são
considerados nos dias correntes como uma valiosa herança para gerações futuras, uma vez que
permitem relatar a história da cidade e dos seus habitantes, mostrar como foi a evolução recente da
população e como os edifícios se foram adaptando a diferentes formas de viver. A sua reabilitação é
assim considerada de extrema importância de forma a preservar estes valores culturais.
Essa reabilitação é também importante do ponto de vista ambiental, pois permite reduzir a quantidade
de demolições, consumindo menor quantidade de energia na produção e aplicação de produtos da
construção, reduzir a quantidade de CO2 e limitar a quantidade de produtos de demolição a remover e
destruir (Appleton, 2010).
Surgem também diversas vantagens económicas, relacionadas com a reabilitação de edifícios
antigos, uma vez que o seu custo poderá ser inferior ao custo que se teria caso se efetuasse a
demolição e reconstrução dos mesmos. Refira-se que, aquando da reabilitação destes edifícios,
existe uma redução dos custos de demolição, licenças e taxas, de estaleiro, uma aprovação mais fácil
dos projetos, entre outros (Appleton, 2010).
Até à primeira metade do século XX o conceito de património arquitetónico estava apenas restringido
a monumentos e outros edifícios. Por volta de 1964 este conceito foi alargado, passando a incluir
centros urbanos antigos e edifícios correntes.
Estes edifícios foram projetados sem uma regulamento sísmico adequado, podendo apresentar uma
fraca resistência sísmica, pelo que é de grande interesse o seu reforço sísmico e a sua reabilitação
estrutural. No entanto, a avaliação da segurança estrutural de edifícios antigos em relação à ação
sísmica é uma tarefa complexa uma vez que existe uma dificuldade na aplicação de modelos
numéricos adequados devido ao facto de estes possuírem uma estrutura em alvenaria caracterizada
pela heterogeneidade dos seus materiais. Este facto justifica a utilização de análises não lineares
para a avaliação sísmica de edifícios antigos de alvenaria uma vez que são os que permitem, de
forma adequada, atender ao comportamento não linear e definir com maior rigor a distribuição de
danos que estas estruturas estão sujeitas quando ocorre um sismo de alguma intensidade.
É por tudo isto que surgiu o interesse de analisar a vulnerabilidade sísmica de edifícios antigos, onde
se inserem os edifícios mistos de alvenaria-betão armado, frequentemente chamados na gíria
arquitetónica e construtiva, como edifícios ‘de placa’ ou edifícios ”placa”1.Os edifícios placa, objeto de
1 Nesta dissertação estes edifícios mistos serão designados como edifícios placa.
2
estudo no presente trabalho, surgiram por volta de 1930 e caracterizam-se pela introdução de betão
armado como elemento estrutural, tema que será abordado numa fase posterior.
Devido à importância que é dada ao edificado nacional existente, surge igualmente o interesse de
criar uma plataforma informática onde seja possível identificar os edifícios da cidade de Lisboa, com a
descrição sumária dos detalhes e tipologia construtiva e a introdução de dados relevantes para a
avaliação do comportamento sísmico dos edifícios. Isto permite criar uma estratégia de intervenção e
planeamento para intervenções futuras, de modo a melhorar significativamente o comportamento
estrutural do edificado nacional.
1.2 Objetivos Principais
A presente dissertação está dividida em duas partes principais. Numa primeira fase, cria-se uma base
de dados com o objetivo de armazenar toda a informação disponível em arquivo sobre uma tipologia
de edifícios (edifícios placa). Essa informação é essencialmente estrutural de modo a permitir, no
futuro, facilitar uma possível intervenção de avaliação e reabilitação sísmica. A zona em análise será
Campo de Ourique e a base de dados será criada num sistema de informação geográfico (SIG).
Na segunda parte do trabalho pretende-se avaliar o comportamento sísmico de um edifício placa tipo
no Bairro de Campo de Ourique. Será realizado um modelo numérico, através do programa Tremuri
(Lagomarsino et al., 2002). Este programa permite realizar análises não lineares, estáticas e
dinâmicas, em edifícios de alvenaria e edifícios mistos alvenaria-betão armado; estas análises são
mais precisas que as normalmente utilizadas (análises dinâmicas lineares) nos programas comerciais
correntes usados para o dimensionamento e avaliação sísmica de estruturas.
Por fim retiram-se conclusões sobre os resultados obtidos da tipologia estudada e é realizada uma
análise crítica dos mesmos.
1.3 Estrutura do Trabalho
A presente dissertação é constituída por 7 capítulos, acrescido de anexos que complementam a
informação do documento.
No presente capítulo (1 Introdução), apresenta-se a introdução sobre o tema a desenvolver, bem
como os principais objetivos, metodologia adotada e organização do documento.
No segundo capítulo (2 Caracterização dos Edifícios Placa – Bairro Campo de Ourique), é feita uma
breve introdução da zona de estudo e, de forma sucinta, a caracterização do edificado nacional
dando mais ênfase aos edifícios do tipo “placa”.
3
No terceiro capítulo (3 Base de dados do Edificado – Ambiente SIG) é feita uma breve introdução aos
sistemas de informação geográfica e é apresentada a plataforma SIG criada.
No quarto capítulo (4 Edifício placa em estudo) é apresentado o caso de estudo e é feita uma
caracterização do mesmo.
No quinto capítulo (5 – Definição do modelo de análise) é apresentada a modelação efetuada e os
fundamentos teóricos utilizados pelo programa.
No sexto capítulo (6 – Avaliação sísmica do edifício) corresponde à avaliação sísmica do caso de
estudo a partir de análises estáticas não lineares: é definida a ação sísmica regulamentar,
apresentam-se os principais resultados obtidos e respetivos comentários.
No sétimo capítulo (7 – Conclusões e considerações finais) – são apresentadas as conclusões
principais sobre o trabalho desenvolvido. São igualmente apresentados alguns trabalhos a
desenvolver com interesse prático para o futuro.
4
5
2. Caracterização dos Edifícios Placa – Bairro Campo de Ourique
2.1 Importância histórica do bairro de Campo de Ourique
A cidade de Lisboa é caracterizada pelo seu desnível topográfico, apresentando uma acidentada
geografia. Muitos dos bairros que hoje compõem a cidade de Lisboa tiveram início em zonas
topograficamente mais baixas, evoluindo ao longo do tempo para zonas mais altas. É devido a este
facto que é possível encontrar diferentes traços de identidade em diferentes zonas da cidade.
Campo de Ourique insere-se no grupo dos bairros de cota mais elevada. O bairro fica situado num
planalto e é limitado por duas antigas ribeiras que corriam para o tejo, formando os vales de Alcântara
e de São Bento.
Na evolução do bairro devem considerar-se três fases históricas decisivas. Primeiro, na sequência do
terramoto de 1755, a procura pela região aumentou significativamente, principalmente devido ao facto
de esta não ter sido muito afetada pelo sismo. Posto isto, a região conheceu no fim do séc. XVIII um
primeiro movimento de ocupação e fixação. O conhecido ditado “rés vés Campo de Ourique” remonta
precisamente a esse tempo, pois foi o primeiro bairro de Lisboa que não sofreu praticamente
quaisquer danos com a catástrofe.
A segunda fase de ocupação e evolução urbana teve lugar um século mais tarde, acompanhando o
crescimento populacional de Lisboa, em virtude do desenvolvimento económico após a Regeneração,
sobretudo com Ressano Garcia. A ele se deve a construção do bairro de Campo de Ourique em
1879.
A nova vaga de crescimento urbano, e a mais importante, ocorre em 1906, quando o bairro conhece
um novo projeto de ampliação, consolidado no período da I República (1910-1926), sendo esta a sua
terceira fase de evolução.
Por iniciativa do Engenheiro Ressano Garcia, o bairro de Campo de Ourique começa a delinear a sua
estrutura urbana no ano de 1880. Planeado como um retângulo regular, tinha um eixo orientador
constituído pela Rua Ferreira Borges, definindo-se as outras artérias a partir dele, formando
quarteirões ortogonais. Três anos depois, a instalação da Empresa Cerâmica de Lisboa perto da
Estrada dos Prazeres viu nascer as primeiras casas do bairro. A inauguração do Caminho-de-ferro de
Alcântara a Sintra em Abril de 1887 contribuiu para uma ocupação da periferia do bairro, de onde
nasceu o Bairro do Casal Ventoso.
Também é Importante salientar que Campo de Ourique contribuiu, através de movimentos
conspirativos com origem no bairro, para derrubar a monarquia. Outro facto importante para a história
6
do movimento associativo no bairro foi a fundação da Sociedade Cooperativa ‘A Padaria do Povo’ em
1903, para fornecimento regular de pão aos seus habitantes e aos vizinhos de Campolide. (Artur
Guilherme Carvalho, 2009)
.Na figura 1 pode observar a delimitação territorial da freguesia de Campo de Ourique.
Campo de Ourique, como freguesia, tem um nível significativo de densidade de edificações; com
1,65km2 de área, 22 132 habitantes (censos 2011) e 13 185 alojamentos (censos 2011), de acordo
com os dados fornecidos pelo site da Câmara Municipal de Lisboa. É considerado pelos moradores
um local seguro e com boas acessibilidades de transportes.
Em termos de monumentos históricos convém referir a igreja de Santo Condestável da autoria de
Vasco Regaleira e até 2010 o antigo Cinema Europa da autoria do Arquiteto Antero Ferreira.
Mais recentemente, e também considerado como um dos seus pontos fortes, Campo de Ourique é
conhecido pelo seu comércio e atividade diurna e noturna, tendo estes como principais focos o
renovado mercado de Campo de Ourique, a diversidade de espaços de restauração e o famoso
Jardim da Parada.
2.2 Caracterização do seu parque habitacional
A evolução da tipologia construtiva do Bairro de Campo de Ourique, tal como seria de esperar, segue
a evolução que assistimos na cidade de Lisboa após o sismo de 1755, que foi quando se deu a
Figura 1 – Freguesia de Campo de Ourique (adaptado de Google Maps)
7
primeira fase de ocupação do Bairro. Até então, não é interessante escrever acerca das suas
construções uma vez que era um Bairro praticamente desconhecido e pouco habitado.
Após o terramoto, a construção em Portugal sofreu grandes modificações, devido ao medo que se
fazia sentir na população provocado pela catástrofe natural que acontecera. A construção foi feita de
modo mais racional e surgiram os primeiros edifícios com capacidade resistente ao sismo, os
chamados edifícios Pombalinos, apesar de não ter sido uma técnica construtiva muito utilizada no
bairro em análise é interessante referi-los, pois são um marco importante da nossa história e do que
daí advém. Os procedimentos de execução eram normalizados e começaram a surgir alguns
elementos pré-fabricados. A principal evolução destes edifícios em relação aos anteriores é a
combinação da alvenaria pesada, rígida e frágil com a estrutura tridimensional de madeira leve,
flexível e resiliente, chamada gaiola (figura 2.1c). Esta estrutura foi introduzida para assegurar um
bom desempenho quando sujeito a cargas verticais e horizontais (Appleton, 2003).
Foi visitado o edifício pombalino em Campo de Ourique, localizado na Rua Pereira e Sousa, 14,
inserido num quarteirão com uma semi-cave, um piso térreo e apenas 2 pisos elevados. Este edifício
distingue-se da estrutura pombalina comum pelo número reduzido de pisos e pela fachada principal
em bico que, por sua vez, é caracterizada por 5 vãos por piso (figura 2.1).
a) b)
8
c) d) Figura 2.1 - Edifício pombalino em Campo de Ourique: a) Foto da fachada principal; b) Modelo realizado
no ArchiCad (Catulo, 2015); c) Parede de Frontal e Tabique; d) Escada
Cerca de cem anos volvidos, as construções perderam qualidade estrutural, uma vez que estas
construções eram de difícil execução e o seu custo era considerável, a memória do terramoto
também estava cada vez menos presente na mente da população. Assim, abandonou-se o período
“pombalino” e entrou-se no período dos edifícios chamados “gaioleiros. A figura 2.2 ilustra um
exemplo deste tipo de edifícios. A construção em massa que se observou na altura resultou na perda
de qualidade estrutural dos edifícios, houve alterações na sua estrutura, perdeu-se a boa ligação
entre pavimentos e paredes e a espessura das paredes exteriores e interiores diminuía ao longo da
altura edifício, a qualidade da alvenaria também piorou em relação ao período anterior. Verificou-se
um desenvolvimento em altura, atingindo as novas estruturas até 5 ou 6 pisos elevados e um
aumento considerável da profundidade em planta dos pisos. As paredes resistentes interiores com
estrutura interna em madeira foram desaparecendo progressivamente. Contudo, os frequentes
colapsos parciais ou globais destes edifícios deveram-se, sobretudo, à fraqueza das ligações
estruturais (Lopes, 2008).
Figura 2.2 - Exemplo de um Edifício Gaioleiro
9
O betão armado surge como elemento estrutural no final do século XIX e, desde então começa a ser
introduzido nas novas construções, surgindo uma nova tipologia de edifícios de estrutura mista de
alvenaria e betão armado, chamados edifícios de “placa” ou edifícios de transição (Figura 2.3). Estes
edifícios são caracterizados por recorrerem à alvenaria e ao betão armado simultaneamente como
material estrutural, tema que será descrito em pormenor no subcapítulo 2.3.
Figura 2.3 – Exemplo de um Edifício Placa (João Ferreira, 2014)
Por volta do ano de 1960 surge uma nova fase de transição das técnicas construtivas, abandonando
por completo a construção em que usava a alvenaria como elemento resistente, começaram-se a
realizar estruturas apenas em betão armado. Inicialmente, eram utilizados betões de baixa resistência
e compacidade, edifícios com pouca ou nenhuma simetria e caracterizavam-se também pela
irregularidade em planta. Em 1958 é publicado o primeiro Regulamento de Segurança das
Construções contra os Sismos (R.S.C.C.S., 1958), que estabelece a diferenciação do risco sísmico
no país quantificando de forma simplificada as respetivas solicitações, no entanto, este regulamento é
praticamente revogado com a publicação em 1961 do Regulamento de Solicitação de Edifícios e
Pontes (R.S.E.P., 1961). Em 1967 é publicado novo regulamento no domínio do betão armado
(REBA, 1967) e a partir desse momento a análise sísmica começou a ganhar importância no
dimensionamento das estruturas (Appleton, 2005). Atualmente, o betão é o material estrutural mais
utilizado em Portugal e possibilita a execução de estruturas altamente sofisticadas em termos de
altura, comprimento, segurança, entre outros.
2.3 Características dos Edifícios Placa
Os edifícios placa, também designados como edifícios mistos de alvenaria e betão armado ou
edifícios de transição têm uma presença significativa no parque habitacional de lisboa, segundo os
censos 2011, representam cerca de 32% das habitações existentes (INE, 2012). Estes edifícios
começaram a ser construídos no final do século XIX com o aparecimento do betão armado, no
entanto, foi entre 1930 a 1960 que se deu um verdadeiro crescimento do uso desta tipologia.
10
Inicialmente, o betão armado era utilizado apenas nas cintas e lintéis, com armadura longitudinal
constituída por varões 4Ø3/8’’ em cada canto da cinta e estribos Ø3/16’’ espaçados de 20cm (Sousa,
Oliveira e Costa, 2006). Após a criação do “Regulamento Geral de Construção Urbana” (RGCU,
1930) o recurso a elementos de betão armado é também usado como pavimento, principalmente, e
numa fase precoce deste tipo de edificações, em zonas húmidas como é o caso de casas de banho e
cozinhas. Nas outras zonas da habitação os pavimentos eram construídos em madeira e a sua
estrutura era constituída por barrotes de madeira 0,30m de espessura, e por vigas de 0,08mx0,18m
espaçadas de 0,40m (Figura 2.5) (RGCU, 1930). O pavimento apoiava-se diretamente nas paredes
exteriores e interiores de alvenaria.
Figura 2.4 - Estrutura de um pavimento em madeira (Appleton, 2003)
Numa fase mais avançada, os pavimentos passaram a ser executados com lajes de betão maciças
finas, geralmente com uma espessura de 0,07m até 0,10m. Estas lajes eram fracamente armadas,
geralmente com apenas uma camada de armadura para momentos positivos (Monteiro e Bento,
2012). Estas descarregavam diretamente sobre as paredes de alvenaria e por vezes também em
paredes de betão (Lopes, 2008).
O betão usado na época era um B20, que corresponde ao atual C16/20 e o betão B25 que equivale
ao C20/25. A classe de aço mais corrente equipara-se ao atual A235. Os elementos estruturais de
betão armado começaram por ser utilizados na zona posterior dos edifícios, progredindo mais tarde,
para a periferia de toda a estrutura. As vigas de betão armado limitavam-se a receber as cargas de
paredes existentes no piso superior. Os recobrimentos eram na ordem dos 2cm, considerado pouco
para aquilo que são os padrões mínimos exigidos na prática da Engenharia Civil atual. A ligação entre
os pilares e vigas era de fraca qualidade ou não existia uma vez que o dimensionamento era apenas
realizado para as ações verticais (Lamego e Lourenço, 2012). As vigas eram dimensionadas para
resistir apenas a momentos fletores positivos por isso as armaduras longitudinais colocavam-se,
quase sempre na zona inferior da mesma. Estas eram igualmente dimensionadas ao esforço
11
transverso e a sua armadura era caracterizada por ter elevados espaçamentos e constituída por
varões inclinados a 45graus, como pode observar na figura 2.6.
Figura 2. 5 - Viga tipo de um Edifício Placa (adaptado de João Ferreira, 2014)
As fundações das paredes resistentes eram contínuas em alvenaria de pedra ou tijolo cerâmico,
caracterizadas por um aumento da espessura em relação à parede que fundavam. Já as fundações
dos pilares eram sapatas isoladas, em betão armado ou simples, com a secção quadrada
independentemente da secção do pilar, tal como se pode observar na figura 2.7.
Figura 2. 6 - Sistemas de fundações típico de Edifícios Placa, solução em alvenaria (à esquerda) e em betão armado (à direira) (Monteiro e Bento, 2012)
A cobertura não sofreu alterações em relação aos edifícios gaioleiros, recorrendo-se a uma estrutura
tradicional, constituída por elementos de madeira. Pode-se observar na figura 2.8 um exemplo tipo da
cobertura dos Edifícios Placa.
12
Figura 2.7 - Estrutura da cobertura em madeira (Appleton, 2003)
Na zona central dos edifícios de placa encontravam-se as escadas principais, normalmente em
madeira ou betão armado. As escadas de serviço localizavam-se na zona posterior do edifício,
construídas em betão armado ou ferro.
Segundo Lamego (2014), na cidade de Lisboa encontram-se diversas variações dos edifícios placa,
cujas características principais se indicam de seguida:
Estruturas com paredes exteriores de alvenaria de pedra, paredes interiores em alvenaria de
pedra ou tabique, e pavimentos em betão armado e madeira.
Estruturas com paredes exteriores em alvenaria de pedra, paredes interiores em alvenaria de
tijolo, maciço e/ou furado, ou alvenaria de blocos de betão, e pavimentos inteiramente em
betão armado ou parcialmente em betão armado e madeira.
Estruturas com paredes exteriores em alvenaria de pedra e paredes interiores em blocos de
betão ou blocos de tijolo cerâmico, os pavimentos são em betão armado, com viga de
bordadura em betão armado.
Estruturas com pavimento em betão armado, viga de bordadura em betão armado, pilares em
betão armado na envolvente do edifico, paredes exteriores em blocos de betão ou tijolo
cerâmico maciço e paredes interiores em blocos de betão ou tijolo cerâmico.
Em termos de configuração em planta, é possível identificar duas tipologias distintas: uma retangular
e outra designada por “rabo-de-bacalhau”.
A configuração retangular corresponde a uma solução económica baseada numa racionalização da
organização dos espaços e da sua adaptação à função prevista: aumento da área habitável de cada
habitação através da redução de espaços desaproveitados (eliminação do corredor integrando a sua
área na sala) e da criação de plantas simples e racionais com o objetivo de dotar as habitações de
boas condições de habitabilidade (eliminaram-se os saguões, tão característicos dos edifícios
gaioleiros, evitou-se a existência de recantos húmidos e sombrios).
A tipologia “rabo-de-bacalhau” (termo comum para esta configuração em planta) é caracterizada pelo
cruzamento de dois retângulos (corpos), um paralelo a rua com a profundidade dos prédios vizinhos
(corpo central, Figura 2.9) e um corpo central afastado dos limites do terreno ocupando parte do
13
logradouro e formando uma saliência (corpo posterior, Figura 2.9). Esta forma permite aumentar a
zona posterior do edifício, aumentando a sua relação perímetro/área. O “rabo-de-bacalhau” era
muitas vezes utilizado para zonas de serviço como cozinhas e instalações sanitárias, por vezes, o
quarto das criadas também se encontrava nessa zona. A existência de quarteirões com este tipo de
tipologia permitia uma boa entrada e saída de luz solar, um acontecimento pioneiro nas construções
da época, beneficiando a qualidade de vida dos seus habitantes.
Segundo Eloy (2012) é possível identificar quatro tipos diferentes desta tipologia construtiva,
classificados como tipo A, tipo B, tipo C e tipo D. Estes diferem uns dos outros principalmente pelo
comprimento da largura da fachada e pelo comprimento da profundidade da zona a tardoz, pode
observar na figura 2.9 as diferentes formas que esta tipologia pode apresentar. Convém referir que se
considera uma fachada comprida, uma fachada que tenha espaço para conter pelo menos três
quartos, o comprimento é um pouco mais subjetivo.
Figura 2.8 - Tipos de "rabo de bacalhau", adaptado de Eloy (2012)
Os edifícios antigos têm tipologias mais parecidas com o tipo C enquanto que com o avançar dos
anos, os edifícios começaram-se a aproximar da tipologia do tipo A. É importante referir que há
investigadores que não consideram as classificações do tipo A e B como sendo de “rabo-de-
bacalhau”, uma vez que estas não servem devidamente o efeito pretendido com esta saliência:
iluminação, arejamento, instalações. Na realidade, como pode observar pela figura 2.9, os tipos A e B
apresentam a zona saliente demasiado pequena. No entanto, no presente trabalho consideraram-se
como sendo “rabo-de-bacalhau”.
Há ainda uma configuração em planta diferente das discutidas anteriormente e que será descrita em
pormenor no capítulo 4. De forma sucinta, esta tem a particularidade de ter um ou dois corpos
salientes alinhados com as paredes de empena, ocupando parte do logradouro. Carateriza-se
também, pelo fato de poder garantir que ambas as fachadas tenham a mesma importância do ponto
de vista arquitetónico, em contraste com o tipo “rabo-de-bacalhau” que sacrifica a zona da fachada
posterior para a localização da zona de serviços.
Corpo
Posterior
Corpo Frontal
Área de
Circulação
Eixo de
Simetria
Corpo
Frontal
Compr
imento
peque
no
Fachada Comprida
Compr
imento
peque
no
Fachada Pequena
Fachada Comprida
Fachada Pequena
Compr
imento
Compr
ido
Compr
imento
Compr
ido
14
15
3. Base de dados do Edificado – Ambiente SIG
3.1 Introdução
Desde sempre que a observação e a representação da superfície da Terra e dos fenómenos que nela
ocorrem são partes importantes na organização das sociedades. A informação espacial, recolhida e
registada por navegadores, exploradores e cartógrafos, pode ser representada graficamente através
de cartas e/ou mapas. Essa informação permitiu que se descobrissem novos países, se formulassem
estratégias de ataque/defesa, e se realizassem trocas de bens, de experiências e de cultura. De um
modo geral, pode-se dizer que foi um dos princípios da evolução e organização do Homem.
Hoje em dia, a necessidade de armazenar e interpretar informação continua a ser um tema de
elevada importância e os avanços tecnológicos permitiram que se desenvolvessem sistemas
automatizados de tratamento de informação em formato digital, conhecidos como Sistemas de
Informação Geográfica.
A expressão “Sistemas de Informação Geográfica” (SIG) é aplicada a sistemas que realizam o
tratamento computacional de informação geográfica em formato digital. Alguns exemplos de áreas
onde os SIG são muito utilizados são, por exemplo, a agricultura, geologia, arqueologia, cartografia,
planeamento, entre outras. De uma forma geral, os SIG podem ser usados como uma ferramenta de
apoio à análise espacial de fenómenos ou como uma base de dados geográficos com funções de
armazenamento (Matos, J. 2008).
Para além da componente de base de dados, armazenamento e tratamento de informação, os SIG
são igualmente uma ferramenta importante pela sua componente gráfica pois permite localizar a
informação no espaço permitindo com isto gerar outro tipo de informação, por exemplo através de
apresentação de mapas temáticos.
A possibilidade de criar uma plataforma informática capaz de armazenar, manipular, consultar e
interpretar de forma fácil e eficaz os edifícios mais vulneráveis à avaliação sísmica, e assim, poder,
de forma rápida, intervir em situações de risco, permitindo minimizar os danos causados em possível
situação de catástrofe foram alguns dos argumentos que ajudaram à escolha deste tipo de software
para a realização do presente trabalho.
3.2 Modelação de Dados
Após a escolha de um SIG como plataforma adequada ao armazenamento de dados do conjunto do
edificado a utilizar neste trabalho decidiu-se qual a informação que se pretende introduzir no software.
Aproveitou-se alguma informação utilizada em trabalhos anteriores do mesmo género, uma vez que o
16
objetivo envolve a criação de uma plataforma geral para o edificado nacional e é do interesse que
essa informação seja coerente com o que tem vindo a ser trabalhado.
Desta forma, escolheu-se o sistema de informação geográfica ArcGIS versão 10.1 (ESRI, 2013), por
ser de fácil aprendizagem, pela capacidade de manter e manusear os dados do edificado e por ser
capaz de apresentar de uma forma útil ao trabalho subsequente toda a informação necessária para
caracterizar os edifícios em estudo.
O Sistema de Informação Geográfica separa a informação em diferentes camadas temáticas e
armazena-as independentemente. No programa estas camadas têm o nome de layers, permitindo ao
operador ou utilizador analisar a informação existente através da posição dos objetos, com o fim de
gerar nova informação.
Os SIG consideram duas abordagens principais como representação dos componentes espaciais
associados às informações geográficas: o modelo matricial (também definido por raster) e o modelo
vetorial. De forma sucinta, o modelo vetorial é caraterizado por ter fronteiras bem definidas,
representado por pontos, linhas ou polígonos e associado a cada uma destas entidades a existência
de uma tabela de atributos com capacidades de armazenamento de informação. Por outro lado, o
modelo matricial corresponde a uma classificação ou quantificação de algo distribuído pelo espaço, é
caracterizado por uma grelha regular de células em que a cada célula é associado o valor de um
dado atributo. As relações espaciais dos objetos estão implícitas na estrutura em grelha, não sendo
por isso necessárias as relações explícitas de armazenamento, comparativamente aos modelos
vetoriais (Painho e Curvelo, 2008). Na figura 3.1 está representado o mapa do continente Africano
nos dois formatos acima mencionados.
Figura 3.1 - Modelo Vetorial Vs Modelo Matricial (raster) (adaptado de Davis, B (1996))
No presente caso, adotou-se o modelo vetorial pelo que nas layers estão representados pontos,
linhas e polígonos. Os edifícios são representados por polígonos enquanto as linhas representam os
eixos da rede viária, tal como pode ser observado na figura 3.2. É de salientar que o conjunto de
dados do edificado e rede viária de Lisboa já se encontrava previamente reproduzida em formato
SIG, pelo que apenas se desenvolveu o trabalho de complementar essa informação com os atributos
tidos por relevantes para a descrição do edificado na zona de estudo deste trabalho.
Vetor
Pontos, linhas, polígonos
Matricial
Estrutura em grelha
17
Figura 3.2 Representação das vias de comunicação e edificado em SIG
Foram escolhidos 23 atributos que se consideraram serem os que melhor representavam e definem
as características dos edifícios, estrutural e construtivamente:
Morada - corresponde ao endereço postal de cada edificado;
Número de Obra – indica o número do processo de obra registado no Arquivo Municipal de
Lisboa;
Área – apresenta o valor da área de implantação da estrutura;
Perímetro – indica o perímetro ocupado pelo polígono do edifício escolhido;
Ano – refere qual o ano de construção da estrutura;
Ocupação – qual o tipo de utilização da estrutura selecionada;
Andares – indica o número de pisos;
Caves – indica o número de pisos subterrâneos;
Aberturas por Piso – corresponde ao número de aberturas por piso na fachada;
Formato – refere qual o formato em planta da estrutura: “rabo de bacalhau”, retangular ou
gaveto. No caso de “rabo-de-bacalhau”, indica-se ainda, qual o tipo correspondente ao
edificado em questão;
Tipo de Solo – solo presente no local do edificado;
Fundações – breve descrição das fundações do edifício, materiais e tipo de fundações;
Material de Fachada – indica o material estrutural utilizado na fachada e as respetivas
espessuras, se indicado;
Material de Tardoz – indica o material estrutural utilizado na zona posterior da estrutura, e as
respetivas espessuras, se indicado;
Material da Empena – indica o material estrutural utilizado nas empenas do edifício, e as
respetivas espessuras, se indicado;
18
Paredes Interiores – quais os materiais utilizados para a construção das paredes interiores;
Pavimento de Betão – indica a existência ou não de laje de betão ou escadas, e ainda a
respetiva localização;
Pavimento em Madeira – informa a existência ou não de pavimento ou escadas, em madeira,
e ainda, a sua respetiva localização;
Materiais de Cobertura – descrição dos materiais utilizados na cobertura e se indicado as
respetivas secções;
Desenhos – existência ou não de plantas, cortes, entre outros desenhos, referentes à
estrutura selecionada;
Notas – qualquer facto considerado relevante e que não esteja representado na tabela.
Definida a tabela de atributos, utilizou-se o site “lisboainteractiva.cm-lisboa.pt” onde é possível retirar
os números de obra correspondentes aos edifícios que se pretendem estudar e assim poder usar
esse número de obra para consultar a informação disponível em arquivo sobre os mesmos. No
presente trabalho, a informação foi maioritariamente recolhida no Arquivo Municipal do Arco do Cego,
onde, através de uma plataforma informática, foi possível obter informação de modo a completar a
tabela de atributos, tal como se exemplifica na figura 3.3. Elementos como plantas, cortes, alçados e
memórias descritivas foram alguns dos documentos consultados no arquivo.
Figura 3.3 Exemplo de informação disponível na tabela de atributos
Refira-se que uma grande parte dos edifícios analisados no Arquivo Municipal do Arco do Cego não
continha informação suficiente para uma correta definição da tabela de atributos. Muitos edifícios não
continham qualquer tipo de informação ou, noutros casos, apenas continham informação acerca da
sua idade ou geometria, pelo que, optou-se pelo não preenchimento da tabela de atributos, uma vez
19
que a geometria ou a idade do edifício não são normalmente suficientes para se poder afirmar qual o
tipo de estrutura que se está a trabalhar. Uma alternativa seria a análise detalhada dos processos e
plantas dos edifícios em formato de papel, consultado, através de marcação, no arquivo municipal de
Campolide; no entanto, esta alternativa apenas foi utilizada para o edifício que será estudado em
detalhe.
3.3 Descrição da informação recolhida
Neste capítulo apresentam-se os resultados obtidos após o processo de consulta em arquivo dos
edifícios da zona de Campo de Ourique e consequente tratamento dos resultados. Foram analisados
1416 edifícios, dos quais se obtiveram resultados satisfatórios, entenda-se, capazes de se fazer uma
correta e completa análise das suas características estruturais, em 294. Destes, 70 edifícios foram
registados como sendo da tipologia estudada, ou seja, edifícios do tipo placa, o que corresponde a
23,8% dos edifícios, valor que se encontra de acordo com a percentagem de edifícios desta tipologia
no edificado de Lisboa e que foi apresentado no Capítulo 2.
A maior percentagem de edifícios analisados pertence à categoria dos edifícios de betão armado:
identificaram-se 183 edifícios dessa tipologia, cerca de 62,2%. Já os edifícios gaioleiros são os que
apresentam menor relevância na zona em estudo, onde foram observados e identificados apenas 41,
correspondendo apenas a 14% dos edifícios existentes na zona de Campo de Ourique. Na figura 3.3
pode-se observar o mapa temático dos edifícios de Campo de Ourique em função do seu tipo
estrutural.
Figura 3.4- Mapa temático dos edifícios de Campo de Ourique em função da sua tipologia construtiva
20
Com o objetivo de comprovar o que foi descrito no subcapítulo 2.1, acerca da ocupação do bairro,
realizou-se uma tabela com as datas dos edifícios analisados, tentando, desta forma, retirar
conclusões sobre o movimento ocupacional do mesmo (tabela 1). No entanto, não existe registo de
edifícios anteriores a 1911, pelo que a tabela apenas contém informação sobre a terceira fase de
ocupação do bairro. O fato de não haver registos de edifícios anteriores, é justificável pois apenas
foram retiradas informações acerca dos edifícios onde seria capaz fazer uma completa análise das
suas características estruturais e muitos dos edifícios mais antigos analisados não dispunham de
informação suficiente para esse efeito.
Tabela 1 - Datas e tipologias dos edifícios analisados
Edifícios Gaioleiros Edifícios Placa Edifícios Betão Armado
1910-1920 10 - -
1920-1930 13 1 -
1930-1940 18 36 -
1940-1950 - 33 3
1950-1960 - - 98
1960-1970 - - 45
>1970 - - 47
Tal como foi referido no capítulo 2.1, em 1906 o bairro conheceu o seu primeiro projeto de ampliação
e, analisando a tabela, é precisamente a partir dessa altura que temos informações sobre as
características dos edifícios. O facto de só haver informação disponível dos edifícios posteriores a
essa data pode ser justificado pelo início de um planeamento urbano e consequente maior controlo
da zona em estudo. Anteriormente, e por então se tratar de um bairro relativamente desconhecido, a
importância dada às construções era quase nula e, por conseguinte, existe pouca informação
disponível sobre essa época.
Analisando a Tabela 1o pode-se igualmente concluir que entre 1930 e 1970 foram os períodos onde
se deu um maior crescimento habitacional no bairro de Campo de Ourique, correspondendo a 75%
dos edifícios analisados. Na tabela 1 encontra-se igualmente, um resumo sobre a tipologia construtiva
dos edifícios e a sua data de construção, observe-se que apenas 1 edifício do tipo placa não se
encontra datado entre 1930-1950, recorde-se que a construção deste tipo de edifícios conheceu a
sua grande evolução precisamente a partir da década de1930.
Importante será referir que, apesar de ter começado a entrar em desuso, ainda foram registados 18
edifícios gaioleiros entre 1930 e 1940 e que a partir de 1950 só foram encontrados edifícios com
estrutura resistente em betão armado, ou seja, uma estrutura com pilares, vigas e lajes como
elementos resistentes.
21
Dos edifícios do tipo placa analisados, pode-se concluir que a maior parte das plantas apresenta um
formato retangular ou em gaveto, sendo que foram encontrados 9 com o formato tipo “rabo-de-
bacalhau”, dos quais 7 pertencem ao tipo C e 2 ao tipo A. Foi ainda analisado um quarteirão com 21
edifícios, todos da tipologia em estudo e com um formato diferente do habitualmente utilizado para
este tipo de estruturas. Um destes edifícios, pela sua peculiaridade arquitetónica, será o escolhido
para ser objeto de estudo mais aprofundado e será submetido a uma análise sísmica de modo a
tentar compreender o seu comportamento estrutural.
22
23
4. Edifício placa – caso de estudo
4.1 Introdução
Após a análise detalhada dos edifícios placa identificados no capítulo anterior, escolheu-se o edifício
que mais interessante para o estudo. Deste modo, escolheu-se um edifício com uma configuração em
planta diferente da habitualmente usada nestes edifícios mistos. Neste capítulo faz-se uma
caracterização geral do mesmo, bem como a identificação dos seus elementos estruturais.
É importante referir que não existe qualquer trabalho/ documento conhecido que faça referência a um
edifício do tipo placa com este formato em planta, sendo esta também uma das razões para o seu
estudo mais aprofundado.
4.2 Caracterização Geral
O edifício escolhido pertence ao quarteirão situado entre as ruas Coelho da Rocha, Azedo Gneco,
Almeida e Sousa e Sampaio Bruno, que corresponde à freguesia de Santo Condestável em Campo
de Ourique (figura 4.1 e 4.2)
Figura 4.1 - Localização do quarteirão na plataforma SIG desenvolvida (ESRI, 2013)
24
Figura 4.2 – Localização do quarteirão que contém edifício escolhido (adaptado de Google Maps)
Segundo os documentos consultados em Arquivo, o quarteirão foi construído entre os anos 1940 a
1942 e é constituído por 21 edifícios, todos da mesma tipologia construtiva, tendo sido todo ele
projetado pelo Arquiteto Rodrigues Lima.
No presente quarteirão podem ser identificados 3 formatos diferentes de edifícios: gaveto, com um
corpo posterior ou com dois corpos posteriores. Os edifícios com apenas um corpo posterior estão
localizados sempre entre os de gaveto e os de dois corpos posteriores (figura 4.3). É importante
referir que não existe nenhum nome técnico associado a este tipo de geometria, e as saliências
existentes (uma ou duas) que ocupam parte do logradouro, estão, nestas configurações, alinhadas
com os limites do edifício. Estes edifícios são considerados do tipo “placa”, uma vez que apresentam
elementos de betão armado com função estrutural, nomeadamente nos pavimentos de zonas
húmidas, como é o caso do pavimento das casas-de-banho, cozinhas e varandas. A escada de
serviço é igualmente de betão armado.
Figura 4.3 - Formato em planta dos edifícios pertencentes ao quarteirão em estudo (adaptado de Google Maps)
25
O edifício escolhido para ser submetido à avaliação sísmica situa-se na Rua Coelho da Rocha nº124
e a sua localização no quarteirão pode ser observada na figura 4.3. Na figura 4.4 a) e b) estão
representadas as fachadas principal e posterior, respetivamente, do edifício em análise. Estas
fotografias foram retiradas numa das visitas ao local.
a) b)
Figura 4. 4 – a) Fachada Principal e b) Fachada Posterior
4.3 Caracterização do edifício em estudo
O edifício em estudo foi construído tendo em consideração, por um lado o programa das
necessidades mínimas para habitação dum casal com filhos e, por outro as condições do local e a
sua importância.
Algumas condicionantes construtivas, como o facto de a largura das ruas só ter 15 metros, aliado ao
facto de a área de implantação de cada edifício do quarteirão ser grande, permitindo ter um pátio
interior considerável, possibilitou ao Arquiteto considerar a iluminação e o arejamento como aspetos
relevantes para a conceção das dependências instaladas na fachada posterior. Dessa forma, não era
lógico nem racional que se sacrificasse a fachada posterior instalando as cozinhas, quarto e casa de
banho de empregada nesse local.
Nessas condições, e conseguido o logradouro interno em volta do qual se desenvolve toda a zona de
serviço, fica a fachada posterior liberta e desafogada dando-lhe assim características de fachada
principal. Foram estas as justificações dadas pelo Arquiteto em relação à geometria adotada para os
edifícios e pode observar-se na figura 4.5 a localização das dependências e a geometria do edifício
em planta.
26
Figura 4.5 - Planta tipo dos andares do Edifício em estudo (Memória Descritiva, 1941)
Observando a figura 4.5 tem-se uma noção da distribuição interna das divisões de cada andar. De
fato, cada andar compreende, um quarto de casal, um quarto mais pequeno que pode ser destinado a
um filho, um quarto para empregada, uma casa de banho, uma casa de banho mais pequena para a
empregada, cozinha, uma despensa pequena, sala de jantar e sala de estar ou escritório. A
disposição destas dependências é um pouco variável conforme a importância que cada inquilino deu
às fachadas posterior e principal, uma vez que o quarto de casal e sala de jantar podem dar para o
grande pátio ou sobre a rua principal.
As outras dependências ocupam a zona onde melhor poderão servir os seus moradores, quer eles
optem por uma ou outra situação. A cozinha está localizada no meio da habitação assim como a casa
de banho. A despensa, o quarto das criadas e a respetiva casa de banho estão agrupadas, como
esperado, em volta da cozinha.
A sala ou escritório foram projetados para junto da entrada e em comunicação com o “hall”. No que
respeita a iluminação e ventilação, dada a geometria adotada para este edifício, todas as divisões a
possuem.
Todos os andares são idênticos variando somente no rés-do-chão em que a área da sala ou escritório
é mais pequena. A cave destina-se à habitação do porteiro e algumas arrecadações para os
27
inquilinos. A localização desta habitação foi feita de modo a que o porteiro pudesse com relativa
facilidade vigiar as entradas de serviço e principais.
Na obtenção da informação estrutural e construtiva sobre o edificado estudado, foram consultados
documentos disponíveis no Arquivo Histórico Municipal de Lisboa, tais como memórias descritiva,
plantas, cortes, alçados e cálculos justificativos, referentes ao dimensionamento dos elementos
estruturais. Os documentos consultados estão representados em Anexo (figuras A.1, A.2, A.3, A.4,
A.5 e A.6) e a tabela de atributos desenvolvida na plataforma SIG pode ser observada na figura 4.6.
Figura 4.6 - Tabela de atributos do edifício em estudo
4.4 Elementos estruturais
4.4.1 Fundações
Na Memória Descritiva as fundações são descritas como paredes contínuas em alvenaria hidráulica
de pedra rija e com argamassa ao traço 1/5. As larguras das bases no terreno estão indicadas no
respetivo desenho, que se encontra representado no Anexo (Figura A.1). A altura das fundações não
se encontra especificada, garantindo apenas que se encontra dentro dos limites regulamentares e
que foi dimensionada tendo em conta uma carga de segurança de 2,0 a 2,5 kg/cm2.
4.4.2 Paredes
Descrevem-se, de seguida, as paredes existentes no edifício em estudo. Na figura 4.7 está
representado um resumo dos materiais utilizados nas paredes do edifício em estudo.
a) Fachada Principal e Fachada Posterior – Constituídas por alvenaria de pedra com argamassa de
cal hidráulica ao traço 1/7, com a espessura de 0,40m no 3º andar, 0,50m no 2º, 0,60m no 1º, 0,70m
no r/c e 0,80m na cave.
28
b) Do Saguão e do Páteo – Constituídas por alvenaria de cal hidráulica com argamassa ao traço 1/7
e com espessura de 0,40m nos 3 últimos andares e de 0,45m no rés-do-chão e na cave.
c) Empenas - Constituída por alvenaria de blocos de betão simples com 0,20m no último andar e
0,30m nos restantes.
d) Divisórias entre frações e paredes das caixas de escadas – De alvenaria de tijolo maciço a 1ª
vez, com argamassa de cal hidráulica ao traço 1/7.
e) Interiores – de alvenaria de tijolo com argamassa hidráulica ao traço 1/7, a 1ª vez na cave e a ½
vez nos outros andares, de tijolo furado no 2º e 3º andares e maciço nos restantes.
4.4.3 Pavimentos
No edifício em estudo existem dois tipos diferentes de materiais utilizados para a conceção dos
pavimentos. O betão armado foi utilizado nas zonas húmidas, como casas de banho e cozinhas, nas
varandas e na escada de serviço, como já referido anteriormente. O outro material utilizado foi a
madeira, utilizado nas restantes divisões da casa.
Como era natural na altura, as lajes de betão armado tinham espessuras pequenas, normalmente
armadas nas duas direções, no entanto com baixas quantidade de armadura. Segundo a Memória
descritiva (1941) a espessura utilizada para a laje da casa de banho foi de 8cm, armada nas duas
Cor Tipo de Parede Tipo de Material
Fachada Principal, Fachada Posterior,
Saguão e Pátio
Alvenaria de pedra com cal
Hidráulica
Empenas Alvenaria de
blocos de Betão Simples
Divisórias entre inquilinos e caixa de
escadas
Alvenaria de tijolo maciço
Interiores Alvenaria de
tijolo maciço e furado
Figura 4.7 - Tipo de materiais usados no edifício em análise
29
direções com armadura de diâmetro ¼’’ (6,35mm) espaçadas 12cm, como pode ser observado na
figura 4.8.
Figura 4.8 - Pormenor da laje de betão armado utilizada na casa de banho (Memória Descritiva, 1941)
A espessura considerada no dimensionamento da cozinha foi um pouco superior, 10cm, armada
igualmente nas duas direções, no entanto, na direção de maior vão, a armadura considerada foi de
93/8’’ por metro e na direção de menor vão foi utilizada uma armadura de 81/4’’ por metro. O corte
da laje com a respetiva pormenorização das armaduras utilizadas pode ser observado na figura 4.9.
Pode ser igualmente constatado pela análise da figura 4.8 que a armadura de distribuição,
considerada na zona de maior vão, é de 81/4’’ por metro e por conseguinte, na zona de menor vão
de 41/4’’ por metro.
Figura 4. 9 - Pormenorização da laje de betão armado na zona da cozinha (Memória Descritiva, 1941)
O restante pavimento do edifício é constituído por madeira de pinho. Segundo a Memória Descritiva
consultada, o pavimento é formado por barrotes de madeira com secção variável, dependendo do
comprimento do vão.
Desta forma, as secções utilizadas para vãos superiores a 3,65m eram compostas por vigas de
0,16x0,11m distanciadas de 30 cm de eixo a eixo, enquanto para vãos inferiores a 3,65m por vigas de
0,16x0,08m, espaçadas de 40cm.
30
4.4.4 Escadas
No edifício em estudo existem 2 tipos de escadas, escadas principais, localizadas na entrada
principal do edifício, de frente para a fachada principal executada em madeira idêntica à utilizada para
os pavimentos e com as secções usualmente empregadas, segundo a Memória Descritiva. As
escadas de serviço que se encontram localizadas na face posterior do edifício foram executadas em
betão armado, na figura 4.10 pode observar-se o corte destas escadas, bem como as dimensões das
secções dos degraus que foram executados.
Figura 4. 10 - Pormenor das escadas de serviço do edifício em estudo
4.4.5 Cobertura
A única informação sobre a cobertura utilizada que está presente na Memória Descritiva é que toda a
cobertura é constituída por telha cerâmica vulgar, com passadeiras e com telhas ventiladoras.
Estruturalmente, as madres de madeira assentaram, diretamente ou por intermédio de prumos, nas
paredes, exteriores e interiores e que as asnas são dispensáveis. A inclinação das águas é de 1 para
2,5.
31
5. Definição do Modelo de análise
5.1 Introdução
A verificação de segurança em edifícios antigos existentes e habitados é uma análise de elevada
importância, uma vez que uma correta análise poderá servir de base para uma intervenção de
reabilitação neste e noutros edifícios do mesmo género construtivo. Deste modo, neste capítulo
apresenta-se o modelo numérico construído, que procurou ser o mais preciso possível, visto que uma
correta definição do modelo é fundamental para a determinação das consequências impostas pela
ação sísmica.
O programa utilizado para a avaliação sísmica do edifício foi o programa Tremuri (Lagomarsino et al.,
2002). Este permite uma modelação dos elementos estruturais de alvenaria por macro-elementos
através de um método designado por FME (Frame by Macro Elements). O programa foi concebido
especificamente para modelar o comportamento estrutural não linear de edifícios que contenham uma
grande diversidade de materiais como elementos resistentes, nomeadamente os vários tipos de
alvenaria, cuja resposta está muito condicionada pelo corte e flexão e permite, igualmente, modelar
elementos em betão armado.
Pretende-se caracterizar o comportamento global do edifício em estudo com o programa Tremuri,
considerando apenas o comportamento no plano das paredes de alvenaria. Assim, no modelo
considera-se que as ligações existentes entre os elementos estruturais, nomeadamente, as ligações
entre as próprias paredes (paredes ortogonais entre si) e entre os pavimentos e as paredes são
adequadas, evitando a ocorrência de mecanismos locais (mecanismos locais fora do plano).
Assim, o programa Tremuri, pelas suas características e por se tratar de um programa com a
capacidade de considerar o comportamento não linear de estruturas de alvenaria e de estruturas
mista alvenaria-betão armado, apresenta as propriedades pretendidas para realizar as análises
estáticas não lineares (Pushover) do edifício em estudo, permitindo assim a sua avaliação sísmica.
Para avaliar adequadamente o desempenho sísmico do edifício em estudo, que é significativamente
afetado pelo comportamento em quarteirão, o modelo numérico que se desenvolveu considerou os
edifícios adjacentes.
5.2 Propriedades mecânicas dos materiais
A correta definição das características dos materiais utilizados na conceção do edifício em estudo,
bem como a correta definição das cargas permanentes e sobrecargas que atuam na estrutura são
essenciais para a obtenção de resultados próximos à realidade. A definição das características dos
materiais deveria ser efetuada com base em ensaios realizados in situ, no entanto, uma vez que o
32
edifício se encontra habitado, não se tornou possível a realização deste tipo de ensaios. Deste modo,
estas propriedades foram estimadas com base em estudos desenvolvidos em estruturas
semelhantes, bem como em valores de referência indicados no regulamento italiano (NTC 2008).
Na modelação foram definidos os diversos materiais correspondentes às paredes do edifício, ou seja,
a alvenaria de pedra irregular, presente nas paredes de fachada, no saguão e no pátio, a alvenaria de
blocos de cimento, correspondente às empenas, e as alvenarias de tijolo furado e de tijolo maciço,
presentes nas paredes interiores. Para além disso, foi ainda definido o betão e o aço, presentes nas
lajes, e a madeira presente no restante pavimento. Para a definição de cada material, e atendendo a
que se vai realizar uma análise estática não linear, é necessário a definição do valor médio do módulo
de elasticidade (E), módulo de distorção (G), resistência média à compressão (fm), resistência
característica à compressão (fk), resistência ao corte () e o fator parcial de segurança do material (m)
e o peso volúmico (w).
A alvenaria é um material heterogéneo, anisotrópico e descontínuo, sendo as suas propriedades
condicionadas, de forma considerável, pela técnica construtiva e pelo estado de conservação. Por
outro lado, a sua anisotropia está também relacionada com a existência de juntas de argamassa que
ligam os tijolos ou as pedras que constituem a parede.
A definição das propriedades das alvenarias é complexa, devendo-se, tal facto, à degradação ao
longo de quase um século de uso, com pouca ou até mesmo nenhuma manutenção. Outro aspeto
condicionante trata-se do desconhecimento do seu processo de construção, em conjunto com o
pouco controlo de qualidade característico daquela época. Estas são as razões que conduzem a uma
grande dispersão das suas propriedades mecânicas (Miranda, 2014).
As propriedades mecânicas utilizadas na modelação das paredes do edifício podem ser observadas
na tabela 2 e os seus valores foram escolhidos com a maior precaução possível, uma vez que estes
são essenciais para uma correta modelação do edifício e foi tido em conta a degradação das
alvenarias com o tempo. Os valores correspondentes às propriedades mecânicas dos materiais
utilizados foram retirados da Norma Italiana (NTC 2008) e de tabelas nacionais elaboradas por
Proença e Gago (2008-2011), já que resultam de vários estudos intensivos realizados através de
diversos ensaios a paredes reais e por serem estes os valores utilizados em trabalhos deste tipo,
quando não é possível a realização de ensaios intrusivos às paredes do edifício.
33
Tabela 2 - Propriedades mecânicas dos materiais utilizados nas paredes
Propriedades mecânicas
Módulo de Elasticidade
E [GPa]
Módulo de
Distorção G [GPa]
Tensão de Compressão fm [MPa]
Tensão de Corte
0 [MPa]
Peso Volúmico w[KN/m3]
Alvenaria de Pedra
2.0 0.667 2.65 0.075 21
Alvenaria de tijolo maciço
1.4 0.467 3.70 0.08 18
Alvenaria de tijolo furado
4.5 1.5 5.00 0.35 12
Alvenaria de blocos de cimento
2.0 0.740 2.40 0.21 14
O valor do módulo de elasticidade (E) não é reduzido uma vez que se vai utilizar a relação
constitutiva multilinear que considera a perda de rigidez com a fendilhação nos seus próprios
parâmetros (Galasco et al., 2006). O módulo de distorção adotado foi de aproximadamente 0,3E, tal
como indica a Norma Italiana para paredes de alvenaria (NTC, 2008).
Quanto ao pavimento, este apresenta dois tipos distintos de materiais, o betão armado e a madeira,
já identificados anteriormente. Na descrição do betão armado, presente na Memória Descritiva, é
referido como sendo um betão normal (300 kg. de cimento, 400 litros de água e 800 litros de pedra) e
que a sua resistência específica mínima ao fim de 28 dias era de 180 Kg/cm2. Assim, segundo o
Regulamento de Estruturas de Betão Armado (REBA, 1967), este betão corresponde ao B180,
atualmente definido como C16/20. As propriedades mecânicas do betão (EC2-1, 2010) bem como as
cargas permanentes e sobrecargas consideradas na modelação deste pavimento encontram-se na
tabela 3.
A madeira utilizada para a modelação do edifício foi madeira de pinho. A madeira é um material que
pelas suas características, necessita de certos cuidados de preservação pelo que seria importante
realizar ensaios de verificação das suas propriedades mecânicas. Visto que não foi possível realizar
ensaios intrusivos, considerou-se através do método observacional que a madeira se encontrava em
bom estado de conservação. Pode ser observado na tabela 3 as características mecânicas utilizadas
na modelação, assim como as cargas permanentes e as sobrecargas consideradas. Importante referir
que as cargas permanentes foram calculadas com base nas dimensões adotadas e já incluem as
RCP (restantes cargas permanentes) e as sobrecargas foram retiradas do EC1-1-1 (2009).
34
Tabela 3 - Características mecânicas dos pavimentos e cargas atuantes
Módulo de Elasticidade
E [Gpa]
Módulo de Distorção G
[GPa]
Cargas Permanentes
G [KN/m2]
Sobrecargas Q [KN/m2]
Pavimentos
Betão Armado
29 12.1 3.0 2.0
Madeira 8 0.14 1.3 2.0
Escadas
Betão Armado
29 12.1 3.0 4.5
Madeira 8 0.14 1.3 4.0
5.3 Definição das cargas verticais e da massa
A massa do edifício e a sua distribuição afeta a resposta dinâmica da estrutura, condicionando as
frequências e os modos de vibração da estrutura pelo que foi importante determinar a totalidade das
massas existentes e tomar uma distribuição cuidada e realista. A massa foi definida a partir das
cargas verticais correspondentes às cargas permanentes e à parcela quase permanente da
sobrecarga. Grande parte da massa foi considerada nos elementos estruturais através do seu peso
volúmico e das suas características geométricas. No entanto, dado que o edifício está habitado foi
considerada também a sobrecarga de utilização para um edifício de habitação: 2,0 kN/m2.
Todos os elementos estruturais contêm a sua massa representada no próprio elemento, à exceção
das lajes de betão armado e dos pavimentos em madeira cujas massas foram calculadas tendo em
conta as suas dimensões e as suas propriedades mecânicas e podem ser observadas na tabela 4.
Como a cobertura não tem grande influência no comportamento dinâmico da estrutura não foi
modelada como os restantes elementos. Ao invés da modelação clássica elemento por elemento,
optou-se por substituir os elementos todos por uma carga uniformemente distribuída no contorno das
paredes de alvenaria. Tendo em conta a inclinação das águas da cobertura, que pode observar na
figura 5.1, foi possível retirar conclusões quanto ao encaminhamento das cargas que cada parede de
alvenaria tem de suportar.
35
Figura 5.1- Inclinação das águas da cobertura (adaptado de memória descritiva, 1941)
As cargas utilizadas para a modelação da cobertura foram as seguintes:
- Cargas Permanentes (Tabelas Técnicas (1993))
- Asnas: 0,20 kN/m2
- Madres e elementos de contraventamento: 0,20 kN/m2
- Ripas: 0,10 kN/m2
- Varas: 0,15 kN/m2
- Telha: 0,50 kN/m2
Total: 1,15 kN/m2
- Sobrecargas (EC1 – Part 1 – Anexo Nacional)
- 0,4 kN/m2
Tendo em conta as cargas e o encaminhamento das mesmas foi possível definir a influência que a
cobertura tem na massa do modelo. Na tabela 4 encontra-se um resumo do que acima foi descrito,
tendo também em conta a legenda das paredes identificadas na figura 5.1.
Tabela 4 - Distribuição das cargas da cobertura
Cargas Permanentes G (kN/m)
Sobrecargas Q (kN/m)
A 2,08 0,72
B 1,15 0,4
C 1,78 0,62
D 2,3 0,8
E 5,35 1,86
F 11,21 3,9
G 6,41 2,23
A
B C
D
E
F
G
36
5.4 Definição do Modelo no programa Tremuri
Nesta seção descreve-se, de forma sucinta, o processo de modelação do caso de estudo. Relembra-
se que os dados referentes ao edifício em estudo e adjacentes, nomeadamente, as dimensões e os
materiais. foram obtidos através da análise das plantas e memórias descritivas retiradas do Arquivo
Municipal de Lisboa.
5.4.1 Paredes Exteriores e Interiores
O processo de modelação no programa Tremuri é feito piso a piso pelo que, numa primeira fase
define-se a altura do piso de base.
De seguida, define-se o material e a geometria de cada elemento, baseado nas plantas que se
apresentam em anexo, formando os contornos exteriores e interiores do edifício. Após a
caracterização dos mesmos, identificam-se as aberturas. Estas possuem dimensões variáveis que
podem ser identificadas nas plantas em anexo. Este processo de modelação é de extrema
importância, principalmente nas paredes exteriores, uma vez que são as aberturas nas paredes que
vão definir os macro-elementos da discretização do programa.
Como mencionado na seção 5.1, o programa utiliza um método designado por FME (Frame by Macro
Elements) na modelação das paredes resistentes de alvenaria. O método FME admite que o
comportamento no plano dos painéis de alvenaria pode ser descrito por um conjunto de três
elementos distintos que se designam de macro-elementos (Figura 5.2): (i) Nembo (pier), elementos
verticais que suportam a carga gravítica e sísmica; (ii) Lintel (spandrel), elementos horizontais
situados entre duas aberturas alinhadas verticalmente; (iii) Nó rígido (rigid node), elemento de
alvenaria que não sofre dano, localizado entre os nembos e lintéis. Os nembos e lintéis representam
o comportamento não linear destes materiais e são modelados como elementos 2D com nós rígidos
na sua extremidade. Estes têm a particularidade de transferir as ações entre os vários elementos.
Este tipo de modelação baseia-se muito nos danos observados em paredes de alvenaria sujeitas à
ação sísmica (Lagomarsino et al., 2013). Na figura 5.2 pode ser observado um resumo da
discretização adotada no programa para as paredes de alvenaria com aberturas.
Figura 5.2 Discretização computacional segundo o método FME, adaptado de (Lagomarsino, et al., 2013)
Eixo dos elementos de
alvenaria
Elementos de B.A
eleaksdmasd
Nembos
Linteis
Nós Rígidos
Discretização Equivalente
37
Os nembos, de acordo com Galasco et al. (2006) e Lagomarsino et al. (2013), apresentam as
seguintes características que permitem definir o seu comportamento não linear na modelação:
Rigidez inicial definida pelas propriedades elásticas;
Comportamento bilinear, com valores máximos de corte e momento fletor calculados
pelas combinações em estado limite último;
Redistribuição de esforços de acordo com o equilíbrio do elemento;
Degradação da rigidez no intervalo plástico;
Rigidez secante ao descarregar;
Controlo da ductilidade pela definição do deslocamento relativo normalizado entre
extremidades do elemento, máximo/último de acordo com a Norma Sísmica Italiana
(NTC, 2008): para corte; , para flexão;
Rotura do elemento ao atingir o deslocamento máximo/último, sem interromper a análise
global.
Desta forma, na modelação e análise com o programa TREMURI, o comportamento não linear é
ativado quando um dos esforços na extremidade do elemento atinge o valor máximo limite do critério
de resistência do mecanismo de colapso no plano (Lagomarsino et al., 2008).
Existem 3 tipos de mecanismos no plano das paredes de alvenaria: um relacionado com a flexão que
consiste na rotação do corpo rígido da parede e no esmagamento da zona mais comprimida (Figura
5.3 a)) e dois mecanismos de rotura por corte. Os mecanismos de rotura por corte são o
deslizamento segundo um plano horizontal e a fendilhação diagonal, figura 5.3 b) e c)
respetivamente.
Figura 5.3 – Mecanismo de colapso no plano da parede por: a) Flexão; b) Deslizamento; c) Fendilhação diagonal (adaptado de Norma Italiana)
Na figura 5.4 encontra-se esquematizado, a título ilustrativo, o derrubamento das paredes para fora
do seu plano, como pode ser observado, o derrubamento das paredes da fachada é suficiente para
resultar no colapso da cobertura e de pisos superiores, provocando o colapso total da estrutura
(Norma Italiana). Este tipo de colapso não foi considerado neste estudo, tendo-se considerado
simplificadamente que foi evitado com um eventual reforço das ligações entres paredes
perpendiculares e entre pisos e paredes.
38
Figura 5.4 - Mecanismo de derrubamento por flexão composta para fora do seu plano (adaptado de Norma Italiana)
As paredes interiores foram modeladas da mesma forma que as paredes exteriores, definindo a sua
altura, geometria e material de acordo com as plantas e memórias descritivas. No caso das paredes
que não estão presentes nos pisos inferiores e apenas nos pisos seguintes, o programa Tremuri
apresenta algumas condicionantes na sua modelação, uma vez que não considera que estas novas
paredes estejam fixas às lajes/pavimentos inferiores. Para ter em conta a sua presença na
modelação foi necessário criar uma viga metálica de pequenas dimensões e com pouca resistência
nos pisos inferiores à parede, de modo a garantir a sua correta fixação sem alterar em demasia as
características do edifício. As características da viga metálica utilizada podem ser observadas na
figura 5.5.
Figura 5.5 - Viga metálica de suporte a paredes superiores
5.4.3 Pavimentos / lajes
Conhecendo as características da madeira utilizada nos pavimentos e as suas dimensões foi possível
modelar o pavimento sem grande dificuldade. A interface do Tremuri para a definição dos pavimentos
39
pode ser observada na figura 5.6 e a madeira utilizada, de acordo com a memória descritiva, foi
madeira de pinho. Modelou-se o pavimento de madeira de cada divisão individualmente e com as
vigas de madeira orientadas paralelamente às paredes de empena, por forma a ter em conta o real
comportamento longitudinal do edifício
Figura 5.6 - Caraterísticas do pavimento de madeira utilizado na modelação
As lajes de betão armado foram modeladas no programa de forma semelhante aos pavimentos, com
a diferença de que no presente caso, elementos resistentes como as armaduras estariam dispostas
nas duas direções. Teve-se igualmente em consideração as diferentes espessuras da laje conforme
já foi mencionado no subcapítulo 4.4.3. Na figura 5.7 pode ser observado a interface utilizada na
modelação.
Figura 5.7 - Caraterísticas das lajes de betão armado utilizadas na modelação
As lajes foram modeladas como uma membrana ortotrópica (tensões no plano) e em cada nó da
extremidade tem dois graus de liberdade (UX, UY), no sistema de coordenadas global (Lagomarsino
et al., 2013).
40
5.4.4 Modelo Final
Após a modelação do piso de base o programa permite replicar o mesmo para os andares superiores,
efetuando apenas as alterações que forem necessárias, por exemplo, acrescentar novas paredes,
eliminar paredes sem continuidade em altura, dimensões das aberturas, etc. O resultado final do
modelo pode ser observado na figura 5.8 e 5.9, fachada principal e fachada posterior respetivamente.
Figura 5.8 – Modelo do caso de estudo - Fachada Principal
Figura 5.9 - Modelo do caso de estudo - Fachada Posterior
Para a caraterização dinâmica do edifício em estudo apresentam-se de seguida as frequências (f)
próprias do edifício e os modos de vibração, que podem ser observados na tabela 6 e Figuras 5.10 e
5.11. A tabela 5 contém ainda informação sobre o período (T) e a massa (kg) mobilizada nas duas
direções (mx e my). Mx e My correspondem ao fator da participação da massa mobilizada em cada
direção, em percentagem.
Tabela 5 - Frequências próprias e modos de vibração do caso de estudo
Modo T (s) f (Hz) mx (Kg) my (Kg) Mx (%) My (%)
x
z
y
41
1 0,302 3,31 2.663.464 6 56,85 0
2 0,226 4,42 1 3.297 0 0,07
3 0,222 4,51 11.190 63 0,24 0
4 0,206 4,85 25 2.877.711 0 61,49
5 0,196 5,11 28.032 2.098 0,6 0,04
6 0,192 5,22 71 447.348 0 9,56
7 0,188 5,33 123.226 336 2,63 0,01
8 0,187 5,34 266 186.681 0,01 3,99
9 0,180 5,55 263.064 808 5,61 0,02
10 0,168 5,94 63.795 169 1,36 0
Como pode observar pela tabela 5, o primeiro modo de vibração é segundo a direção X,
considerando a direção X paralelas às fachadas do edifício e a direção Y paralelas às empenas. Este
era o modo de vibração expectável pois é nesta direção que o edifício tem rigidez inferior, uma vez
que as paredes possuem muitas aberturas e têm comprimentos menores. O modo de vibração
segundo X é, portanto, o modo principal da estrutura e tem uma frequência própria/fundamental de
3,31Hz. A este modo corresponde um fator de participação da massa nessa direção de 56,85%. Na
figura 5.10 representa-se a deformada correspondente a este modo de vibração.
Figura 5.10 - Primeiro Modo de Vibração - Translação segundo X
O segundo modo de vibração que será objeto de estudo do presente trabalho é o quarto, pois, é o
segundo modo de vibração que corresponde a um comportamento global do edifício (conjunto dos 3
edifícios modelados). Os modos 2 e 3 correspondem a modos de vibração locais, e não serão
analisados uma vez que não vão ser relevantes para a avaliação sísmica global do edifício. Torna-se
importante referir que é normal a translação segundo Y não corresponda ao segundo modo, uma vez
que o edifício em estudo tem uma rigidez muito grande nessa direção devido às paredes das
42
empenas serem alongadas, aproximadamente 22 metros sem aberturas, e constituídas por um
material mais resistente, alvenaria de blocos de cimento.
A frequência própria correspondente ao primeiro modo de translação segundo Y da estrutura é de
4,85Hz e representa cerca de 61,49% da massa mobilizada nessa direção. As frequências, tanto na
direção X como na direção Y, apresentam valores razoáveis e de acordo com projetos e trabalhos do
mesmo género (Oliveira, 2004). A deformada correspondente a este modo de vibração está
representada na figura 5.11.
Figura 5. 11 - Segundo Modo de Vibração - Translação segundo Y
Uma vez que não foi possível realizar ensaios de caracterização dinâmica in situ, como a estrutura
apresenta valores dentro dos parâmetros aceitáveis para este tipo de tipologia, tendo em conta os
valores de referência propostos por Oliveira (2004) e que pode observar na tabela 6, considerou-se
que a sua modelação estava adequada. Recomenda-se que num futuro próximo este e outros
ensaios de caracterização in situ sejam realizados por forma a validar melhor os resultados obtidos
com a modelação realizada.
Tabela 6 - Tabela de referência para edifícios de alvenaria (Oliveira, 2004)
Tipos Nº Pisos Frequências médias (Hz)
Pombalinos + Meados Séc. XIX 5-7 2,3-3
1920 - 1940 4-7 3,7-3,8
1940 - 1950 3-6 5-5,5
43
6. Avaliação Sísmica do Edifício
6.1 Introdução
A análise do edifício é feita recorrendo ao programa de cálculo automático Tremuri, efetuando uma
análise não linear estática com o objetivo de avaliar o desempenho sísmico do edifício e propor uma
eventual solução de reforço.
Optou-se por este tipo de análise uma vez que, apesar de mais morosa e trabalhosa, permite traçar a
resposta completa da estrutura desde os efeitos elásticos, fendilhação, cedência e plastificação, até à
rotura.
O objetivo da análise estática não linear que se vai realizar é determinar o desempenho sísmico do
edifício, determinando a distribuição de danos nos diferentes elementos resistentes devido à
combinação sísmica (combinação para a verificação de segurança, na qual a ação sísmica é a
variável base). A combinação de ações utilizada é a definida em (EC0, 2009):
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝜓2 × 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 + 𝑆𝑖𝑠𝑚𝑜
Existem dois métodos convencionais, de referência, para a realização de análise estáticas não
lineares:
- Método N2
- Método do Espectro de Capacidade
O método utilizado na presente dissertação será o método N2, uma vez que é o que se encontra
preconizado no EC8 parte 1, anexo B e que será descrito resumidamente na seção seguinte, assim
como a respetiva apresentação de resultados.
6.2 Descrição do Método N2
6.2.1 Definição do espectro de resposta
Nas análises estáticas não lineares a ação sísmica é definida a partir do espectro de resposta. De
notar que, neste caso, o espectro de resposta é definido no formato aceleração – deslocamento
espectral (ADRS).
44
Define-se o espectro de resposta elástico e não o de dimensionamento, uma vez que, ao efetuar uma
análise estática não linear, os aspetos associados aos efeitos fisicamente não lineares são
considerados diretamente através das lies constitutivas dos materiais estruturais.
O espectro de resposta elástico é função da sismicidade do local, das características do terreno de
fundação e do coeficiente de amortecimento.
Na proposta de regulamentação europeia (EC8-1, 2009), a definição do espectro de resposta
elástico, é feita em função do valor de pico da aceleração de solo, valor este a definir de acordo com
a sismicidade do local, e de um conjunto de valores de período de referência (TB, TC e TD) que
permitem “moldar” a forma do espectro. Estes valores de período permitem adaptar o modelo geral
do espectro de modo a representar o efeito de diferentes tipos de solo ou de diferentes tipos de ação
sísmica. Segundo o regulamento europeu e correspondente Anexo Nacional (EC8-1 NA, 2009), em
Portugal, existem dois tipos de sismo: o sismo tipo 1, um sismo interplacas e considerado um sismo
“afastado”; e o sismo do tipo 2 é um sismo intraplacas, também designado como sismo “próximo”.
Devido à existência de 2 tipos diferentes de sismo é necessário verificar qual o mais condicionante.
O edifício em estudo situa-se em Lisboa, Bairro de Campo de Ourique e, segundo os documentos
consultados apresenta um solo do tipo B. Assim, para definir o definir o espetro de aceleração
elástico (Sae), como definido no EC8 (EC8-1, 2009), é necessário quantificar os parâmetros
apresentados na tabela 7.
Tabela 7 - Elementos necessários à definição do espetro de resposta elástico
agr ag Smax S Tb Tc Td
Sismo 1.3 1,5 1,5 1,35 1,292 0,1 0,6 2
Sismo 2.3 1,7 1,7 1,35 1,268 0,1 0,25 2
ag – valor da aceleração do solo para dimensionamento [m/s2]
T – Período de vibração de um sistema linear com um grau de liberdade [s]
S – Fator que traduz a influência do solo
TB, TC, TD – valores de períodos de referência [s]
A partir da relação indicada pela expressão 6.1 é possível definir o espetro de resposta no formato
pretendido (figura 6.1).
(6.1)
Sae – Aceleração espectral
Sde – Deslocamento espectral
45
Figura 6.1 - Espetro de resposta no formado Aceleração - Deslocamento espectral
6.2.2 Definição das curvas de capacidade resistente
A curva de capacidade resistente relaciona a força de corte basal (esforço transverso na base da
estrutura) com o deslocamento do nó de controlo (geralmente no topo do edifício), através da
aplicação progressiva do padrão de carga lateral até que o deslocamento último seja atingido,
associado à formação de um determinado mecanismo de colapso. À medida que o carregamento vai
aumentando, diferentes elementos do edifício vão entrando em regime não linear, diminuindo assim a
rigidez global da estrutura.
Assim, a partir das curvas de capacidade, é possível caraterizar o comportamento não linear da
estrutura, identificar vários parâmetros na resposta de estruturas analisadas, tais como a variação da
rigidez com o aumento da carga, e informação sobre como a estrutura se comporta no regime não-
linear.
Para a definição da curva de capacidade foi necessário realizar uma análise “pushover”; para tal
determinou-se a distribuição das forças laterais que vão ser aplicadas à estrutura, e que vão ser
aumentadas incrementalmente até se atingir o deslocamento último. Note-se que, a escolha da
distribuição de forças é muito importante, pois esta deve representar a distribuição das forças de
inércia na estrutura resultantes da atuação da ação sísmica.
O tipo de distribuição pode ser uniforme ou pseudo-triangular. A opção uniforme corresponde à força
lateral, aplicada num determinado nó, proporcional à massa e a opção pseudo-triangular corresponde
à força lateral aplicada num determinado nó, proporcional à massa e ao deslocamento normalizado
46
em relação a um nó de controlo. A análise termina quando o deslocamento do nó de controlo atingir o
valor último.
Neste edifício, a escolha do nó de controlo foi um processo complicado e iterativo, na medida que a
estrutura é irregular em planta, com uma dimensão significativa, e por isso com uma quantidade
considerável de nós a analisar. Foi assim necessário identificar o nó que correspondia à parede que
primeiro colapsava, que está normalmente associado ao nó que conduz à curva de capacidade que
apresenta maiores deslocamentos máximos. Neste estudo, foram analisados 12 nós diferentes nas
duas direções principais, localizados no último piso do edifício. Descrevendo o processo para a
direção X, chegou-se à conclusão que em todos os nós a primeira parede a colapsar foi a P66 (figura
6.2), de seguida, analisaram-se as curvas de capacidade, dando mais relevância às curvas com a
menor força de corte basal, maior ductilidade e mais próximas da primeira parede a colapsar. Desta
forma, o nó de controlo escolhido é o Nó 181 pois, apesar de não ser o que tem a força menor, é o
que apresenta um deslocamento último superior e, simultaneamente, é o nó mais próximo da parede
a colapsar. No seguimento do acima exposto, identificam-se na figura 6.2 todos os nós analisados, no
entanto apenas se apresentam as curvas de capacidade para os dois nós mais condicionantes (181 e
397). As curvas de capacidade e os deslocamentos últimos (Du) obtidos podem ser observados na
figura 6.3. De salientar que durante esta análise apenas se considerou o tipo de carregamento
uniforme.
Figura 6.2 - Identificação dos Nós e Paredes analisados
47
Figura 6.3 - Curva de capacidade para os nós 181 e 397 – Direção X
Para a direção Y o processo foi idêntico ao descrito para a direção X pelo que apenas se apresenta o
resultado final, de salientar que tanto para a direção X como para a Y nesta análise só se considerou
a distribuição de carregamento uniforme. Os resultados das curvas de capacidade para a direção Y
podem ser observados na figura 6.4 e pela mesma razão que na direção X se escolheu o nó 181.
Nesta direção o nó que vai ser estudado é o nó 688 e a primeira parede a entrar em colapso foi a
P72. Informa-se que na figura 6.2, à semelhança da direção X, é possível identificar a localização dos
nós e paredes analisados.
Figura 6.4 - Curva de capacidade para os nós 688 e 397 - Direção Y
Da análise das figuras 6.3 e 6.4 acima expostos pode-se tirar conclusões a partir, nomeadamente,
das comparações entre a força máxima e o deslocamento máximo em ambas as direções. Note que a
48
força de corte basal máxima é na direção Y e corresponde ao deslocamento mínimo, tal como seria
de esperar, uma vez que estão intimamente relacionadas entre si e entre a rigidez nas duas direções.
O edifício em estudo na direção Y é mais rígido e menos dúctil que na direção contrária.
Posteriormente à escolha do nó de controlo que garante melhores resultados, tentou-se definir qual o
tipo de carga que seria mais condicionante. Executou-se novamente o programa de forma a obter as
curvas de capacidade para os nós 181 e 688 nas direções X e Y, respetivamente, para os tipos de
carga uniforme e pseudo-triangular. As figuras 6.5 e 6.6 definem o comportamento da estrutura para
os dois tipos de carga. É possível observar que a força de corte basal em ambos os nós é menor para
o tipo de carga pseudo-triangular e os deslocamentos últimos obtidos são superiores pelo que, está-
se em condições de afirmar que o tipo de carga condicionante é a pseudo-triangular.
Figura 6.5 - Curva de capacidade resistente para os dois tipos de carregamento segundo X
Figura 6.6 - Curva de capacidade resistente para os dois tipos de carregamento segundo Y
49
Finalmente, apresenta-se na figura 6.7 as quatro curvas analisadas: Nó 181 e nó 688 segundo o
carregamento uniforme e pseudo-triangular até atingir o deslocamento último.
Figura 6.7 - Curvas de capacidade resistente associado ao deslocamento último
É possível concluir pela análise da figura 6.7 que, como já foi dito anteriormente, a força de corte
basal segundo Y é muito superior à segundo X. Conclui-se também que o tipo de carregamento
pseudo-triangular é sempre mais condicionante que o carregamento uniforme para o presente caso.
Após a definição da curva de capacidade da estrutura para N graus de liberdade, é necessário
transformá-la numa curva de capacidade de um sistema com 1GDL, tal como exemplifica a figura 6.8.
Figura 6.8 - Definição da curva de capacidade: a) Na estrutura; b) No sistema 1GDL equivalente (adaptado de EC8-1 NA, 2009)
Segundo o Eurocódigo, essa transformação é obtida pela divisão das forças e deslocamentos por um
coeficiente denominado por: coeficiente de transformação, Γ, e é dado pela expressão 6.2, no
50
entanto, o programa de cálculo utilizado na presente dissertação calcula esse coeficiente
automaticamente.
(6.2)
mi – Massa do piso i
i – Deslocamento normalizado do piso i
Fi – Forças laterais
– Forças laterias normalizadas
Onde, a massa equivalente com 1GDL ( ), é dado pela expressão 6.3.
(6.3)
m* - massa equivalente a um sistema com 1GDL
Na tabela 8 é possível observar os valores utilizados para o fator de transformação, retirados do
programa TREMURI:
Tabela 8 - Fatores de transformação
Assim, a força F* e o deslocamento d* do sistema equivalente a 1GDL são dados pelas expressões
6.4 e 6.5 respetivamente:
(6.4)
(6.5)
Em que Fb e dn são, respetivamente, a força de corte na base e o deslocamento do nó de controlo do
sistema com NGDL, com isto, pode-se traçar curva de capacidade da estrutura para um sistema com
1GDL. As curvas de capacidade equivalente para ambas as direções podem ser observadas nos
gráficos 7 e 8.
6.2.3 Determinação da resistência última de um sistema com 1GDL
A resistência última de um sistema com 1GDL, que representa, também, a força de cedência Fy*, é
igual à força de corte na base para formação de um mecanismo plástico. A rigidez inicial da curva
Γx Γy
1,196 1,322
51
bilinear é obtida pela intersecção com o ponto (Fy*, dy*), onde, dy* corresponde ao deslocamento no
limite do comportamento elástico linear do diagrama de capacidade resistente, ou seja, o
deslocamento que marca a transição para o comportamento não linear (EC8-1 NA, 2009). A rigidez
ou declive do primeiro troço da curva bilinear foi determinada pelo ponto correspondente a 70% da
força de corte basal máxima. A força Fy* foi obtida para que a área abaixo da curva de capacidade de
1 GL e da curva bilinear seja igual, ou seja, a energia de deformação seja a mesma (EC8-1 NA, 2009)
(ver figura 6.9).
(6.6)
dy* - Deslocamento no limite de plasticidade do sistema idealizado com 1GDL
dm* - Deslocamento a partir do qual começa a plastificação da estrutura
Em* - Energia de deformação real até à formação do mecanismo plástico
Figura 6.9 - Determinação da relação idealizada força-deslocamento elasto-perfeitamente plástica (adaptado EC8-1 NA, 2009)
Calculando analiticamente, através das expressões acima referenciadas, chegaram-se aos seguintes
resultados (tabela 9) para a força de cedência, deslocamento no limite de cedência e deslocamento
último nas duas direções principais:
Tabela 9 - Força de cedência, deslocamento cedência e deslocamento último nas direções X e Y para os nós 181 e 688, respetivamente
Nó 181 - X Nó 688 - Y
Fy* dy* du* μ* Fy* dy* du* μ*
5219,04 0,008 0,037 4,43 9003,25 0,005 0,034 7,27
Após os resultados obtidos na tabela 8 é possível traçar a curva bilinear da estrutura. As curvas
bilineares em conjunto com a curva de capacidade resistente equivalente a 1GDL estão
representadas nas figuras 6.10 e 6.11.
52
Figura 6.10 - Curva de Capacidade Equivalente e Curva Bilinear - Nó 181 - Direção X
Figura 6.11 - Curva de Capacidade Equivalente e Curva Bilinear - Nó 688 - Direção Y
Torna-se também interessante analisar, observando a tabela 9, a ductilidade da estrutura tendo em
conta os deslocamentos últimos relativos aos mecanismos de colapso. Importante referir que este
valor de ductilidade não serve como fundamento de avaliação de segurança. Dos resultados obtidos
pode-se concluir que a ductilidade na direção Y é superior à obtida para a direção subsequente, uma
vez que este parâmetro é influenciado pelos pequenos deslocamentos que a estrutura tem nessa
direção, em regime elástico até atingir a cedência. Estes pequenos deslocamentos são explicáveis
pela elevada rigidez que a estrutura apresenta na direção das empenas, a direção Y.
53
6.2.4 Determinação do período do sistema com 1GDL
O período T* para o sistema pretendido é dado por 6.7:
(6.7)
O período elástico podia ser igualmente calculado através da interseção da curva bilinear com o
espetro de resposta aceleração – deslocamento espectral, também conhecido por ponto de
desempenho sísmico e fazendo, à posteriori, a correspondente transformação utilizando a expressão
6.1. A tabela 10 apresenta os resultados obtidos para o período elástico e para a aceleração da
estrutura com resistência limitada.
Tabela 10 - Período elástico e aceleração
Nó 181 - X Nó 688 - Y
T* 0,41 0,24
Fy*/m* 1,99 3,31
6.2.5 Determinação do deslocamento-alvo
A norma europeia preconiza um método alternativo que permite que se faça uma primeira avaliação
do edifício sem recorrer a cálculos analíticos. Este método consiste, como referido anteriormente para
o cálculo do período elástico, na interceção da curva bilinear com o espetro de resposta aceleração -
deslocamento espectral, e com isto, tirar o ponto de desempenho sísmico do edifício. Pode observar
na figura 6.12 a interceção entre o espetro ADRS e as curvas bilineares para ambas as direções.
Figura 6.12 - Interceção entre o Espetro e as curvas bilineares
54
Através da análise da figura 6.11 pode-se concluir: (i) o sismo tipo 2 é condicionante para o edifício
em estudo; (ii) os deslocamentos obtidos pela interceção das curvas bilineares com os espetros de
resposta são inferiores aos deslocamentos últimos. No entanto para que se possa fazer uma correta
avaliação, é ainda necessário determinar o valor do deslocamento alvo que, neste caso vai ser
superior ao valor do deslocamento correspondente à interceção representada na figura 6.11 (ver
equação 6.10).
O cálculo analítico do deslocamento-alvo da estrutura com um período T* e um comportamento
elástico ilimitado é dado por 6.8:
(6.8)
Se(T*) – Valor do espectro de resposta elástica de aceleração para o período T*
O EC8 preconiza ainda duas opções para determinar o deslocamento-alvo pretendido, dependendo
do período obtido. Ou temos uma estrutura com um período curto, ou temos uma estrutura com um
período médio ou longo:
a) T* < Tc (Períodos curtos)
Se Fy* / m* ≥ Se(T*), a resposta é elástica e, portanto:
(6.9)
Se Fy* / m* < Se(T*), a resposta é não linear e:
(6.10)
qu – Relação entre a aceleração na estrutura com comportamento elástico ilimitado Se(T*) e na
estrutura com resistência limitada Fy*/ m*
(6.11)
O EC8 refere ainda que não é necessário considerar dt* se este der três vezes superior det*.
55
b) T* ≥ Tc (períodos médios e longos)
(6.12)
Tendo em conta o valor do período elástico e a razão entre a força de cedência e a massa do sistema
com 1GDL, que pode ser observado na tabela 9, verifica-se que se trata de um período curto e que,
portanto, o deslocamento em regime não linear é superior ao deslocamento linear.
A tabela 11 resume os deslocamentos obtidos analiticamente para o caso de estudo, deslocamento
no início da plastificação (dy*), deslocamento alvo (dt*) e deslocamento último (du*) em ambas as
direções para uma estrutura equivalente com 1GDL.
Tabela 11 - Resumo dos deslocamentos obtidos para o caso de estudo (1GDL)
Nó 181 - X Nó 688 - Y
Sismo 1.3 Sismo 2.3 Sismo 1.3 Sismo 2.3
dy* 0,008 0,005
du* 0,037 0,034
dt* 0,026 0,030 0,010 0,012
De forma a avaliar o desempenho obtido pela estrutura é necessário verificar a segurança da mesma.
A verificação de segurança consiste na comparação entre o deslocamento último (du*) e o
deslocamento alvo (dt*). Como o deslocamento último da estrutura é maior que o deslocamento que a
estrutura tem na realidade (quando sujeita ao carregamento aplicado) para os sismos do tipo 1 e do
tipo 2, pode-se concluir que o edifício em análise verifica a segurança à ação sísmica regulamentar,
para ambas as direções. De notar que esta verificação pode ser feita para o sistema de NGDL ou
1GDL, dado que os deslocamentos são proporcionais por serem afetados pelo mesmo fator de
transformação em cada análise. No entanto, na tabela 11 pode ser observado os deslocamentos
alvos do edifício com NGDL em ambas as direções e para os dois tipos de ação sísmica.
Tabela 12 - Deslocamento Alvo da estrutura com NGDL
DESLOCAMENTO ALVO (DT*)
Nó 181 - X Nó 688 - Y
SISMO 1.3 0,031 0,013
SISMO 2.3 0,035 0,016
Pela análise das tabelas 11 e 12 pode-se então concluir que o deslocamento objetivo referente ao
sismo do tipo 2 é mais condicionante que os deslocamentos obtidos para o sismo do tipo 1 pelo que,
neste caso, o sismo do tipo 2 é mais condicionante. Isto é justificável pois a estrutura tem um período
relativamente baixo e deslocamentos na cedência também reduzidos, encontrando-se na zona do
56
espetro em que o sismo do tipo 2 é mais condicionante (figura 6.11), no entanto, em ambos os casos
a segurança à ação sísmica foi verificada, como foi referido no parágrafo anterior.
Importante referir que, apesar de o edifício verificar a segurança à ação sísmica, esta análise foi
baseada em alguns pressupostos que não devem representar exatamente a estrutura existente mas
uma estrutura reforçada ao nível da ligação entre todos elementos. Assim, considerou-se que as
ligações entre paredes perpendiculares e entre as paredes e os pisos correspondiam a ligações
adequadas, apesar de, a partir da análise de algumas fotografias de paredes existentes nestes
edifícios, e tiradas na fase da sua reabilitação, ter sido possível constatar que estas ligações são
normalmente de muito fraca qualidade (figura 6.13).
Figura 6. 13 - Má ligação entre paredes perpendiculares (foto tirada num edifício misto alvenaria-BA)
De salientar que neste estudo considerou-se a intensidade da ação sísmica que é considerada no
dimensionamento de estruturas novas. O Anexo Nacional do EC8-3 permite que, para estruturas de
classe de importância II, a avaliação do desempenho sísmico pode ser feita apenas para uma
intensidade da ação sísmica de 75-90% do valor da intensidade da ação sísmica a definir para o
dimensionamento de estruturas novas. Uma vez que o edifício em estudo verifica a segurança à ação
sísmica regulamentada para estruturas novas não houve necessidade de reduzir a sua intensidade.
O padrão de dano referente à direção X parede P66 para uma fase inicial, deslocamento alvo e
deslocamento último, pode ser observado na figura 6.14. Para a direção Y representa-se o mapa de
danos da parede P72 para as três fases anteriormente enumeradas (figura 6.15). A legenda da figura
é igual para ambos os casos, no entanto só se encontra representada na figura 6.14. Na análise das
57
figuras é possível retirar conclusões quanto ao mecanismo de rotura e o nível de dano sofrido pela
parede (DL – Damage Limit). Considera-se que a estrutura tem um nível significativo de dano quando
DL é superior a 4.
a)
b)
c)
Figura 6.14 - Padrão de danos na Parede P66 sujeita ao carregamento pseudo-triangular: a) Fase inicial; b) Deslocamento alvo c) Deslocamento último
Pela análise da figura 6.14, pode-se concluir que em caso de colapso, este ocorre pela rotura dos
nembos ao nível do piso 1. Trata-se de um mecanismo misto uma vez que a estrutura ao nível do
piso 1 está muito condicionada pelo corte e flexão. Verifica-se também que a estrutura ao nível do
piso 2 encontra-se na eminência de se verificar um mecanismo de rotura por corte global de um piso
intermédio.
58
a)
b)
c)
Figura 6.15 - Padrão de danos na Parede P72 sujeita ao carregamento pseudo-triangular: a) Fase inicial; b) Deslocamento alvo c) Deslocamento último
Pela análise da figura 6.15, pode-se concluir que em caso de rotura esta ocorrerá por corte e não por
flexão e que a zona com maior probabilidade de entrar em rotura será nos nembos localizados entre
os pisos 2 e 3. Pode-se também afirmar que os primeiros lintéis a plastificar, caso se atingisse o
deslocamento último, seriam os localizados no piso 3. Analisando as figuras 6.15 b) e c) constata-se
que quando a estrutura atinge o deslocamento alvo encontra-se longe do colapso; de facto nenhuma
das suas paredes resistentes verticais colapsou.
Pode-se então concluir com esta análise, que as zonas onde se registam maiores problemas são:
i) No alinhamento segundo X do edifício a parede P66 na zona dos nembos entre o piso 1 e 2; ii) no
alinhamento segundo Y a parede P72 ao nível do piso 2 e 3 os nembos e, provavelmente os lintéis do
piso 3.
Os mapas de danos de algumas das paredes exteriores do edifício, tais como, fachada principal e as
empenas, estão representados nas figuras 6.16 e 6.17, respetivamente. Devido ao formato do edifício
em planta e por causa do logradouro existente, a fachada posterior não tem continuidade ao longo
dos três edifícios pelo que a sua análise não foi considerada.
A fachada principal é constituída por alvenaria de pedra, material caracterizado por uma elevada
resistência à compressão, com baixa resistência ao corte e à tração. Na figura 6.16 é possível
observar o padrão de danos da fachada.
59
a)
b)
Figura 6.16 – Padrão de danos na parede da fachada principal a) Deslocamento alvo; b) Deslocamento último
Pela análise das figuras 6.16 a) e b) é possível constatar que a fachada do edifício não entra em
colapso, no entanto, em caso de rotura esta dar-se-ia por corte e flexão dos lintéis. É possível
observar que a plastificação da estrutura se dá no sentido descendente, ou seja, do topo do edifício
ao piso 0. Através da análise das figuras 6.16 a) e b) constata-se também que os edifícios adjacentes
ao edifício em estudo plastificaram primeiro. Com isto, está-se em condições de afirmar que o efeito
de quarteirão foi conseguido, garantindo um maior confinamento ao edifício central, melhorando a sua
resistência.
a)
b)
Figura 6.17 – Padrão de danos na parede de empena a) Deslocamento alvo; b) Deslocamento último
Tal como para a fachada principal, observando a figura 6.17 a) e b), constata-se que não se atingiu o
colapso, no entanto, o mecanismo de colapso mais condicionante é, como esperado, por corte.
Analisando a figura 6.17 b) para o caso de se atingir o deslocamento último, a fachada começa a
plastificar ao nível do piso 2 provocado por uma elevada concentração de tensões por flexão.
Pela análise ao padrão de danos da fachada principal e da empena pode-se concluir que, como seria
de esperar, os danos observados na fachada principal são superiores. Isto deve-se, sobretudo às
aberturas existentes.
60
61
7. Considerações Finais e Desenvolvimentos Futuros
7.1 Considerações Finais
A presente dissertação foi dividida em duas partes principais: Criação de base de dados em ambiente
SIG e análise sísmica de um edifício real, escolhido a partir da base de dados criada.
Na primeira parte do trabalho foi realizado um levantamento de informação sobre os edifícios do tipo
“placa”. Tal como acima mencionado, foi criada uma base de dados em ambiente SIG capaz de
armazenar toda a informação disponível em Arquivo sobre os edifícios da tipologia estudada, no
bairro de Campo de Ourique. A base de dados contém informação sobre a localização, detalhes
estruturais e construtivos, tidos por relevantes para a caracterização do edifício e que fossem
capazes de, à posteriori, ajudar à identificação dos edifícios mais vulneráveis à ação sísmica. Com
isto, poder criar um plano estratégico de intervenção minimizando os danos causados em possível
situação de catástrofe, preservando algum património arquitetónico da cidade e, mais importante,
salvaguardando a segurança dos seus habitantes.
A consulta dos documentos existentes sobre cada obra, permitiu estudar diversas técnicas e
tipologias construtivas, no entanto, devem mencionar-se algumas lacunas por falta de informação
disponível digitalmente, não permitindo que a base de dados criada esteja totalmente preenchida e
assim servir de forma adequada para o efeito.
Na segunda fase do trabalho, realizou-se uma análise sísmica de um edifício real, escolhido a partir
da base de dados criada, recorrendo ao programa de cálculo Tremuri. Este programa permite o
cálculo não linear de estruturas mistas de alvenaria e betão armado, sendo adequado para avaliar o
desempenho sísmico de estruturas antigas. O Tremuri tem em conta a não linearidade dos materiais
e permite ter em conta o comportamento não linear ao corte dos elementos estruturais. De notar que
esta análise foi feita tendo em conta o comportamento tridimensional do edifício, mas considerando o
comportamento no plano das paredes de alvenaria.
O edifício escolhido está situado na Rua Coelho da Rocha nº 124 e pertence a um quarteirão com 21
edifícios, todos da tipologia em estudo: Edifícios do tipo “placa”. Escolheu-se este edifício pela sua
particularidade arquitetónica e por, não serem conhecidos trabalhos sobre este tipo de edifícios.
Durante a modelação surgiram algumas dificuldades que foram sendo ultrapassadas, nomeadamente
na caracterização dos materiais. Por não ter sido possível a realização de ensaios intrusivos, teve de
se ter em conta a sua degradação com o tempo e calibrar assim da melhor forma os parâmetros
necessários à sua definição, recorrendo a tabelas técnicas e à norma Italiana (NTC, 2008). Outra das
dificuldades encontrada foi a calibração das frequências próprias do edifício, visto que não foi
permitida a entrada no edifício para a realização de ensaios de caracterização dinâmica, calibraram-
se os materiais por forma a que as frequências referentes aos modos de vibração principais
62
estivessem entre os 3 < f (hz) < 5. O fato de o edifício estudado ter muitas paredes interiores e 5
pisos fez com que o modelo final fosse pesado, conduzindo inicialmente a erros numéricos; esta foi
uma das dificuldades encontradas durante a modelação e talvez a mais difícil de ultrapassar.
Após a conclusão do modelo computacional procedeu-se à análise sísmica do edifício, onde numa
primeira fase definiu-se o nó de controlo através de um processo iterativo em que se tentou encontrar
o nó que melhor refletia o comportamento da primeira parede a entrar em colapso. Foram assim
definidos dois nós, um para cada direção.
A avaliação do desempenho sísmico da estrutura foi feita segundo o método N2, recorrendo à
metodologia proposta na Norma NP EN 1998-1. Contudo, esta avaliação não foi realizada para todas
as distribuições de carga laterais consideradas. Como se verificou neste caso que a distribuição
pseudo-triangular era mais condicionante, foi apenas realizada a análise para esse tipo de
carregamento.
Com os resultados obtidos concluiu-se que o edifício em estudo verifica a segurança regulamentar
para os sismos de projeto do EC8-1 na direção X e Y, uma vez que o deslocamento alvo calculado,
nas respetivas direções, é inferior ao deslocamento último respetivo, de acordo com os pressupostos
definidos.
Convém referir que apesar dos resultados obtidos, seria interessante validar os pressupostos
admitidos ao longo do presente trabalho, com ensaios intrusivos, que permitissem definir de uma
forma adequada as características mecânicas dos materiais e o tipo de ligações entre paredes e
entre paredes e pavimentos.
63
7.2 Desenvolvimentos futuros
Tendo em conta o trabalho desenvolvido na presente dissertação são apresentadas algumas
propostas para desenvolvimento em futuros trabalhos do mesmo género, que não foram objeto de
estudo no presente caso:
1. Complementar a informação em SIG com as várias tipologias construtivas,
complementando com a informação disponível em formato de papel, no edificado
nacional;
2. Caracterização experimental in situ das propriedades mecânicas dos materiais
constituintes dos edifícios em estudo e das ligações entre os vários elementos;
3. Caracterização dinâmica in situ do edifício estudado, de forma a confirmar as frequências
próprias modeladas;
4. Modelar o quarteirão como um todo, ao invés do edifício em estudo e adjacentes;
5. Estudar o comportamento para fora do plano das paredes de alvenaria;
6. Estudar os mecanismos locais de colapso do caso de estudo.
64
65
8. Bibliografia
(Appleton, 2003) Appleton, J.: Reabilitação de Edifícios Antigos. Patologias e Tecnologias de
Intervenção. Lisboa: Edições Orion, 2003.
(Appleton, 2010) João Appleton, VI ENEEC – Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Civil,
Évora, 2010.
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I
ANEXO
Figura A. 1 - Planta de fundações, Planta da cave e planta do rés-de-chão
II
Figura A.2 - Planta tipo dos andares e planta da cobertura
Figura A.3 - Corte Longitudinal do edifício em estudo
III
Figura A.4 - Alçado Frontal
Figura A.5 - Alçado fachada posterior
IV
Figura A.6 - Elementos/ cortes que ajudaram à definição dos elementos
V
