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Caracterización, evaluación y recuperación estructural de edificios históricosCaracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricasCharacterization, evaluation and structural recovery of historic buildings

BoletínTécnico

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INTERNACIONALINTERNACIONAL

Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción - ALCONPAT Int.

Elaboración de:

Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde & Humberto Varum

publicação dos 10 primeiros textos lançados em forma de fascículos seriados, cuja série ou coletânea se denomina “O QUE É NA CONSTRUÇÃO CIVIL?”.Se tratam de textos conceituais visando o nivelamento do conhecimento sobre as principais “palavras de ordem” que hoje permeiam o dinâmico setor da Construção Civil, entre elas: Sustentabilidade, Qualidade, Patologia, Terapia, Profilaxia, Diagnóstico, Vida Útil, Ciclo de Vida, e outras, visando contribuir para o aprimoramento do setor da construção assim como a qualificação e o aperfeiçoamento de seus profissionais.Por ter um cunho didático, os diferentes temas são abordados de modo coerente e conciso, apresentando as principais etapas que compõem o ciclo dos conhecimentos necessários sobre aquele assunto. Cada fascículo é independente dos demais, porém o seu conjunto constituirá um importante referencial de conceitos utilizados atualmente na construção civil. Estes textos foram escritos exclusivamente por membros da ALCONPAT, selecionados pela sua reconhecida capacidade técnica e científica em suas respectivas áreas de atuação. Os autores possuem vivência e experiência dentro de cada tópico abordado, através de uma participação proativa, desinteressada e voluntária.O coordenador, os autores e revisores têm doado suas valiosas horas técnicas, seus conhecimentos, seus expressivos honorários e direitos autorais à ALCONPAT Internacional, em defesa de sua nobre missão. Estima-se essa doação em mais de 550h técnicas de profissionais de alto nível, a uma média de 50h por fascículos, acrescidas de pelo menos mais 220h de coordenação, também voluntária.Todos os recursos técnicos e uma visão sistêmica, necessários ao bom entendimento dos problemas, estão disponíveis e foram tratados com competência e objetividade, fazendo desta coletânea uma consulta obrigatória. Espera-se que esta coletânea venha a ser amplamente consultada no setor técnico-profissional e até adotada pelas Universidades Ibero-americanas.Esta coletânea é mais um esforço que a ALCONPAT Int. realiza para aprimoramento e atualização do corpo docente e discente das faculdades e universidades, assim como para evolução dos profissionais da comunidade técnica ligada ao construbusiness, valorizando indistintamente a contribuição da engenharia no desenvolvimento sustentado dos países Ibero-americanos.

PREFÁCIO

Com o grande desenvolvimento atual dos meios de comunicação e de transporte, há efetiva possibilidade e necessidade de integração dos profissionais dos países Ibero-americanos, conscientes de que o futuro inscreve-se numa realidade social onde o conhecimento científico e o desenvolvimento tecnológico são as ferramentas corretas a serem utilizadas em benefício da sustentabilidade e qualidade de vida de nossos povos.É missão e objetivo da ALCONPAT (Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción) ser um forte instrumento de união, desenvolvimento e difusão dos conhecimentos gerados pela comunidade da construção civil, com foco nos materiais e na gestão da qualidade de obras em andamento, no estudo dos problemas patológicos, na manutenção, recuperação e proteção do enorme patrimônio construído e na prevenção de falhas de projeto e construção em obras novas. Desde sua fundação no ano de 1991 em Córdoba, Argentina, os membros da ALCONPAT Internacional e de suas delegacias e entidades nacionais, vêm organizando cursos, seminários, palestras e, nos anos ímpares o tradicional e reconhecido congresso científico CONPAT, já realizado de forma itinerante em doze diferentes países de Ibero-américa.Com o objetivo de fortalecer essa integração e valorizar ainda mais a Construção Civil desses países, a ALCONPAT instituiu, em 2011, a “Comisión Temática de Procedimientos Recomendables” sob a profícua coordenação do Prof. Dr. Bernardo Tutikian, ora reconduzido á essa coordenação pela Presidente Profa. Angélica Ayala, eleita na Assembléia Geral do Conselho Diretor ocorrida em Lisboa durante o CONPAT2015, para o período 2015-2017.Essa Comissão tem o objetivo de levantar temas de interesse da comunidade, buscar um especialista que se disponha a pesquisar e escrever sobre o assunto, voluntariamente, e divulgar esse conhecimento na comunidade Ibero-americana. O conteúdo deve ser claro, objetivo, com bases científicas, atualizado e não muito extenso, fornecendo a cada leitor profissional as bases seguras sobre um tema específico de forma a permitir seu rápido aproveitamento e, quando for o caso, constituir-se num ponto de partida seguro para um desenvolvimento ainda maior daquele assunto.O resultado dessa iniciativa foi cristalizado com a

Mérida - México, dezembro de 2015

Prof. Bernardo TutikianCoordinador Comisión Temática de Procedimientos Recomendables

Prof. Paulo HelenePresidente de Honor ALCONPAT Internacional

Junta Directiva de ALCONPAT Internacional (bienio dez.2015/dez. 2017):

Presidencia: Profa. Angelica Piola AyalaPresidencia de Honor: Prof. Paulo Helene Vicepresidente Administrativo: Arq. Margita KliewerVicepresidente Técnico: Profa. Pedro Garcés TerradilosSecretario Ejecutivo: Prof. José Manuel Mendoza RangelDirector General: Dr. Pedro Castro BorgesGestor: Prof. Dr. Bernardo Tutikian

Sede permanente ALCONPAT:

CINVESTAV Mérida México Dr. Pedro Castro Borgeshttp://www.alconpat.org

Presidente Congreso CONPAT 2017

Arq. Margita Kliewer

Comisiones Temáticas:

Publicaciones Dr. Pedro Castro BorgesEducación Profa. Liana Arrieta de BustillosMembrecía Prof. Roddy CabezasPremiación Profa. Angélica Piola AyalaProcedimientos Recomendables Prof. Bernardo TutikianRelaciones Interinstitucionales Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva FilhoHistoria ALCONPAT Prof. Dante DomeneBoletín de Notícias Arq. Leonardo López

Missão da ALCONPAT Internacional:

ALCONPAT Internacional es una Asociación no lucrativa de profesionales dedicados a la industria de la construcción en todas sus áreas, que conjuntamente trabajan a resolver los problemas que se presentan en las estructuras desde la planeación, diseño y proyecto hasta la ejecución, construcción, mantenimiento y reparación de las mismas, promoviendo la actualización profesional y la educación como herramientas fundamentales para salvaguardar la calidad y la integridad de los servicios de sus profesionales

Visão da ALCONPAT Internacional:

Ser la Asociación de especialistas en control de calidad y patología de la industria de la construcción con mayor representatividad gremial y prestigio profesional reconocido internacionalmente, buscando siempre el beneficio social y el óptimo aprovechamiento de los recursos humanos, materiales y económicos para la construcción de estructuras sustentables y amigables con el medio ambiente.

Valores de ALCONPAT Internacional:

Ciencia, Tecnología, Amistad y Perseverancia para el Desarrollo de América Latina.

Objetivos da ALCONPAT Internacional:

ARTÍCULO 1.2 del Estatuto. ALCONPAT se define como una asociación sin fines de lucro, cuyos fines son: a) Contribuir al desarrollo científico y técnico de toda la comunidad Latinoamericana relacionada con la construcción y sus materiales, con énfasis en la gestión de la calidad, la patología y la recuperación de las construcciones. b) Actuar como un interlocutor cualificado, tanto de la propia sociedad civil como de sus poderes públicos representativos. c) Promover el papel de la ciencia y la tecnología de la construcción y sus materiales, y contribuir a su difusión como un bien necesario que es para toda la sociedad Latinoamericana y Iberoamericana.

INTERNACIONAL

Em termos gerais, construções históricas

(CH) podem ser definidas como um grupo de

construções que sendo fator de identidade de um

povo, apresentam um substancial valor cultural

para a sociedade. Contudo, o valor cultural de

uma construção não deve ser associado a um tipo

específico de método construtivo, ou ao tamanho

e complexidade do monumento, mas pode estar

relacionada com a idade desta construção e o papel

que ela desempenhou para o desenvolvimento de

sua sociedade (CIB, 2010).

Ao contrário das construções contemporâneas,

em que as propriedades estruturais de seus

componentes e de seus materiais serem

exaustivamente estudadas, além do fato que boa

parte dos esforços científicos atualmente estão

focados para desenvolvimento de novos materiais

e sistemas estruturais para aplicações futuras nas

construções, as CH constituem ainda um campo

pouco explorado. Muitos dos métodos construtivos e

dos materiais empregados nas CH não apresentam

seus comportamentos conhecidos, o que dificulta a

preservação e reabilitação destas construções.

Assim, estudar as CH é interessante não só como

contribuição direta para a valorização e preservação

da memória de uma determinada sociedade,

como também permite o desenvolvimento de

técnicas de reabilitação para estas construções

que, quando eficazmente aplicadas, permitem a

recolocação destas construções como parte ativa

em suas comunidades, e assim para a redução da

necessidade de construção de novas estruturas.

ALCONPAT Internacional

Boletín Técnico

Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción

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Esequiel Mesquitaa Esmeralda Paupériob António Arêdec

Humberto Varumd

Caracterización, evaluación y recuperación estructural de edificios históricos

Caracterização, avaliação e recuperação estruturalde construções históricas

Characterization, evaluation and structural recovery of historic buildings

1. Introdução

a Eng. Civil, Doutorando em Engenharia Civil na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal. E-mail: [email protected] Eng. Civil, Instituto da Construção, Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal.E-mail: [email protected] c Doutor, Professor Associado na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal. E-mail: [email protected] d Doutor, Professor Catedrático na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade do Porto, 4200-465, Porto, Portugal. E-mail: [email protected]

ALCONPAT Int.

4 Boletín Técnico 11

Neste documento, pretende-se apresentar uma

proposta de avaliação estrutural para as CH que

contemple desde a etapa de análise documental

até a caracterização da estrutura e a definição de

medidas de recuperação, contemplando assim o

ciclo da reabilitação e, se necessário, com recurso

à monitorização. Ressalta-se neste documento que

a reabilitação estrutural deve ser entendida como o

processo de manutenção, recuperação e conservação

das CH com foco para reinserção destas construções

na componente ativa das cidades.

O método apresentado no presente Boletim

Técnico: Caracterização, avaliação e recuperação

estrutural de construções históricas – será abordado

com recurso aos casos de estudos desenvolvidos

no âmbito do trabalho desenvolvido pelo Instituto

da Construção da Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto (IC-FEUP), como forma

de tornar o mais compreensível os conceitos

apresentados da realidade a ser praticada.

2. Construções históricas: uma classe especial de estruturas a serem protegidas

Figura 1. (a) Construções históricas à margem do Rio Douro, em Porto, e (b) Coliseu Romano, Roma, Itália.

As CH desempenham um papel relevante na

sociedade contemporânea. Isso porque elas são a

representação física de parte da história de suas

comunidades e, por vezes, evidenciam, além da vida

cotidiana das comunidades passadas, os avanços

no desenvolvimento da história da humanidade.

Estas construções podem ter um valor de conjunto,

como o centro histórico da cidade do Porto, formado

por um conjunto de casas vernaculares datadas

algumas do século XIII, ou valor individual, como o

Coliseu Romano, que por si só é um denso registro

das atividades desenvolvidas na atual região da

Itália entre os séculos I e VI (Figura 1).

A valorização do património cultural imóvel

associado aos critérios de autenticidade tem

motivado nas CH o desenvolvimento de técnicas

de apoio à manutenção, recuperação e conservação

destas construções. Contudo, nas últimas décadas,

a inclusão destas construções como parte ativa das

cidades tem acelerado ainda mais este processo de

preservação (LOURENÇO, 2014).

Reabilitar as CH e torná-las parte ativa no

contexto econômico local, seja na forma de museus

ou na forma de hotéis, ou ainda de restaurantes

ou residências, e assim pode ser uma grande

oportunidade de desenvolvimento econômico para

suas comunidades. Na Europa, o turismo cultural

tem uma grande importância no sector económico.

Assim, considerar as CH (independentemente de

serem tombadas ou não) como estruturas frágeis,

vulneráveis ou símbolo do atraso, constitui uma

visão bastante equivocada das potencialidades

destas construções que, uma vez bem mantidas,

podem apresentar critérios de segurança, iguais ou

até superiores aos das construções contemporâneas.

Um estudo realizado por Varum et al. (2006)

demostrou que técnicas de reforço estrutural podem

Caracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricas

Esequiel Mesquita , Esmeralda Paupério , António Arêde and Humberto Varum 5

ser aplicadas à CH de modo a não comprometerem

as características construtivas da construção e

garantir que os limites de segurança da construção

estejam dentro dos limites de segurança aceitáveis

para os códigos atuais.

Neste sentido, o processo de reabilitação das CH

é interessante por que permite a adequação destas

construções às novas necessidades dos usuários, e

reduz a necessidade de que novos edifícios sejam

construídos, colaborando para a valorização da

cultura local e para a sustentabilidade, através

da preservação destas construções, contribuindo

ainda para o desenvolvimento e fortalecimento do

turismo regional.

A fim de concorrer para a preservação das

CH, agências governamentais e organizações

internacionais, como a UNESCO, por exemplo,

que classifica e reconhece o valor cultural destas

construções para a humanidade, têm desenvolvido

políticas relacionadas a salvaguarda do patrimônio.

Todavia, discussões sobre as práticas de conservação

de CH não são recentes, pois em 1931, na Carta de

Atenas, foram abordados diretrizes para a proteção

os monumentos históricos (LOPES & CORREIA,

2014).

Na Carta de Atenas foi defendida a importância

da manutenção e reabilitação dos edifícios

históricos sem discriminação quanto ao estilo

arquitetônico, bem como salientada a importância

da conscientização internacional para preservação

destes (LOPES & CORREIA, 2014).

Em 1964, três décadas após a Carta de Atenas,

foi redigida a Carta de Veneza que mantém

uma atualidade notável. Esta carta reafirmou

a importância de procedimentos adequados

na preservação e reabilitação de monumentos

históricos, incluindo a concepção de que

monumentos históricos podem ser, para além de

construções imponentes, um conjunto de modestas

construções que, com o tempo, adquiriram um

significado cultural (LOPES & CORREIA, 2014).

Em consequência do estado de implementação

das políticas relacionadas a salvaguarda do

patrimônio histórico, em 1972, a degradação das

CH foi o tema principal da Convenção da UNESCO

sobre a Proteção do Patrimônio Mundial Cultural e

Natural, que resultou na entrega de propostas de

desenvolvimento científico no âmbito da proteção

do património (UNESCO, 1972).

Em 1994, a Carta do Villa Vigoni, preconizava

que especial atenção e prioridade deveria ser dada à

conservação de CH de caráter religioso, em especial

a templos especificamente católicas. Porém, no

mesmo ano, no Japão, foi redigida a Carta do Nara

sobre autenticidade, garantindo a diversidade

cultural, considerando que o património de cada

um é o património de todos (ICOMOS, 1994).

Como passo de avanço nas políticas de

preservação das CH, em 2000, na Carta de Cracóvia

pela primeira vez é referida explicitamente a

reabilitação estrutural. Este documento salienta

que, para a adoção de medidas de manutenção

e reparos, é necessário realizar um plano de

reforço voltado para proteção de longa data e

conservação das CH. Recomenda ainda que a

equipe de intervenção seja multidisciplinar e que

a reconstrução de parte representativa das CH seja

evitada, devendo, sempre que possível, preservar os

aspetos originais dos interiores (ICOMOS, 2000).

Com o objetivo de fornecer diretrizes gerais

para a conservação e restauro estrutural das CH,

o ICOMOS (2003) recomenda uma metodologia de

avaliação estrutural baseada em quatro etapas

fundamentais, que são: 1) coleta de dados, 2)

caracterização estrutural, 3) diagnóstico e 4) adoção

de medidas preventivas e de reparação (Figura

2). Adicionalmente, neste mesmo documento, o

ICOMOS recomenda que em todas as situações

em que medidas de recuperação ou reforço sejam

necessárias, as características construtivas

originais da construção intervencionada devem

ser preservadas, considerando não apenas a

aparência estética, mas também a compatibilidade

e a reversibilidade entre a medida de intervenção

adotada e o sistema construtivo da construção

em processo de intervenção. Este documento

salienta, que os materiais estruturais e as técnicas

tradicionais de construção fazem parte do valor

cultural de uma construção, à semelhança do

que acontece para os elementos decorativos e

arquitetónicos.

Mais recentemente, em 2011, a Carta de Madrid

(ICOMOS, 2011) reconhece a importância das

construções históricas da idade contemporânea,

ALCONPAT Int.


3. Método de avaliação estrutural de construções históricas

Figura 2. Metodologia de avaliação estrutural para construções históricas proposta pelo ICOMOS.

alargando o conceito de patrimônio, de modo

a contribuir para preservação de construções

também do século XX. É importante salientar que

a Carta de Madrid teve um impacto muito maior

para sociedades mais recentes, como é o caso dos

países da América, que essencialmente tiveram o

início após o século XVI, do que em sociedades mais

antigas, como é o caso da Europa, e que de fato veio

a contribuir para o reconhecimento do valor cultural

destas construções e para o desenvolvimento

de políticas de conservação ligadas ao

patrimônio contemporâneo.

Contudo, mesmo havendo diretrizes

internacionais que abordem o tema da proteção

do patrimônio histórico, é válido ressaltar que

as políticas de salvaguarda variam de região pra

região, de acordo com o entendimento e grau de

consciência da sociedade sobre a necessidade de

proteção das CH. Assim sendo, a metodologia aqui

proposta deve ser adaptada, sempre que houver

necessidade, aos critérios das políticas locais de

salvaguarda do patrimônio.

Um método de avaliação da segurança estrutural

das CH, com recurso a técnicas de monitorização,

é apresentada na Figura 3. Logo, os conceitos de

monitorização (ver NERY, 2013) são incorporados

ao processo de avaliação, e ainda, especial

consideração é dada à questão da compatibilização

entre as técnicas de recuperação propostas e as

características originais do sistema estrutural bem

como ao critério de reversibilidade. É valido salientar

que neste documento a monitorização estrutural

deve ser entendida como o processo de aquisição de

dados sobre a ocorrência de um determinado dano,

bem como sobre sua progressão, através do uso

de sistemas sensoriais não-destrutivos em tempo

contínuo. É importante referir que os mecanismos

adicionais de aquisição de informações sobre as

propriedades da CH avaliada são baseado na

utilização de ensaios não-destrutivos, como forma

de minimizar a intrusão do processo de avaliação

estrutural nessas construções.

O método de avaliação estrutural (Figura 3) de

CH apresentada neste boletim será descrita com

recurso exemplificativo a casos de estudo de caso

desenvolvido pelo IC-FEUP, como forma de tornar

mais evidente e claro os passos a serem adotados no

processo de avaliação estrutural.



Figura 2. Metodologia de avaliação estrutural para construções históricas proposta pelo ICOMOS.

ALCONPAT Int.


3.1 Análise documental

3.2 Inspeção

A primeira etapa do processo de avaliação

estrutural de uma CH constitui-se pela análise

documental, que tem por objetivo recolher

informações sobre o histórico da estrutura, de

modo abranger desde sua construção até possíveis

intervenções realizadas, que possam auxiliar as

etapas futuras de trabalho da equipe técnica.

A realização desta etapa é importante, por que

o levantamento destas informações são utilizados

para situarem a equipe técnica quanto a localização

do edifício, suas dimensões, tipologia, etc. E no

caso de existência de relatórios técnicos, é possível

coletar em tempo hábil informações sobre as

propriedades da estrutura. Em adição, informações

sobre o histórico da construção e sua relação com

a comunidade local auxiliarão a equipe técnica

no entendimento a cerca do valor cultural da

construção, e, consequentemente, na definição do

nível de intervenção a ser realizada ou estabelecer

limites de alterações que possam ser realizados

nos elementos estruturais sem que a memória

construtiva do edificado seja alterada.

É nesta etapa em que as informações históricas

sobre a CH a ser inspecionada são recolhidas,

fornecendo subsídios que possibilitarão à equipe

técnica o planejamento adequado sobre a realização

da inspeção estrutural, e ainda se anteverem

quanto as situações que poderão encontrar durante

a etapa de inspeção

Para que uma avaliação estrutural seja

bem-sucedida deve-se conhecer em detalhes os

elementos componentes dos sistemas estruturais,

bem como seu funcionamento. Assim, a etapa de

“Inspeção” (Figura 4) é fundamental à aquisição

de informações gerais sobre o estado atual de

conservação da estrutura, bem como permite a

validação das informações recolhidas durante a

Figura 4. Realização da inspeção técnica na laje de cobertura da Igreja de Santo António, Portugal (Fonte: ARÊDE et al., 2015).

etapa de “Análise documental”.

A inspeção deve ser realizada por um corpo

técnico multidisciplinar, como recomenda a Carta

de Cracóvia (ICOMOS, 2000). Esta equipe de

avaliação, deverá ser montada de acordo com as

necessidades da obra, incluindo, essencialmente,

profissionais da área da engenharia, arquitetura e

arqueologia, que devem visitar toda a construção

podendo, depois, só avaliar parte da estrutura. A

equipe técnica multidisciplinar tem como principal

objetivo fornecer informações, de acordo com suas

respetivas áreas de estudo, que caracterizem a

construção e o seu valor patrimonial, bem como

auxiliar no estabelecimento das propostas de

caracterização e recuperação dos elementos

constituintes dos sistemas estruturais da CH

avaliada.

Nesta etapa, especial atenção deve ser dada aos

sistemas estruturais, às seções e vãos dos elementos

e, naturalmente, aos materiais que os executam.

Paralelamente deverá ser feito um mapeamento

dos danos e de informações adicionais sobre a

estrutura que se considerem relevantes.

De modo sumarizado, pode-se dizer que a etapa



3.3 Monitorização estrutural de HC

de inspeção tem por objetivos promover:

a. a observação global do estado da construção;

b. a validação das características geométricas da

construção obtidas durante a etapa de “Análise

documental”;

c. a validação do funcionamento do sistema

estrutural;

d. a identificação dos métodos construtivos e dos

materiais utilizados, incluindo a identificação e

diagnóstico dos danos.

Com base na informação obtida na etapa de

inspeção, poderá seguir-se ou não ao planejamento

de qual sistema de monitorização deverá ser

implementado na CH, e, nomeadamente, que tipos

de grandezas serão mensuradas e seguir com uma

caracterização mais detalhada das componentes

estruturais e seus materiais, quando for o caso.

Adicionalmente, é durante a “Inspeção” que ensaios

preliminares não-destrutivos podem ser realizados,

como forma de adquirir informações mais específicas

que auxiliem no processo da avaliação estrutural. Em

geral, é ainda durante a “Inspeção” que um registo

fotográfico é realizado, não só dos danos observadas,

mas também dos detalhes que caracterizam a CH.

Deve-se ressaltar que a inspeção não deve ser

encarada como uma única etapa a ser realizada no

início dos trabalhos de avaliação estrutural das CH,

devendo-se recorrer a ela sempre que necessário.

Contudo, a partir das informações levantadas

durante a “Análise documental” é possível otimizar

o número de visitas necessárias. Maiores detalhes

sobre a realização de inspeção em construções

históricas podem ser consultados em Paupério

et al. (2013).

A inclusão de ferramentas de monitorização no

âmbito da avaliação estrutural de CH é motivada,

principalmente, pelas características não-intrusivas

de seus sistemas sensoriais e necessidade em se

acompanhar o comportamento destas construções

ao longo do tempo. Desta forma, o tempo necessário

para realização de uma potencial intervenção será

reduzido, uma vez que a utilização da monitorização

como ferramentas de apoio a aquisição de

conhecimento sobre o comportamento dos sistemas

estruturais poder fornecer informações sobre o

estado atual de desenvolvimento de um dano.

No método de avaliação estrutural de CH

apresentado na Figura 3, é possível observar o

relevante papel que um sistema de monitorização

pode apresentar para um processo de avaliação

estrutural, em que o sistema de monitorização

fornece informações para as diversas etapas do

processo de avaliação (caracterização, modelagem,

análise estrutural, análise de risco e intervenção).

Todavia a decisão sobre a implementação ou não

de um sistema de monitorização em uma CH

depende de vários fatores, entre os quais destacam-

se: a natureza e intensidade do dano, as incertezas

envolvidas sobre o estado de desenvolvimento do

dano, da necessidade de validação da eficiência da

intervenção realizada e dos recursos disponíveis, e

é uma decisão que deve ser tomada em acordo com

todas as partes envolvidas no processo de avaliação

estrutural, inclusive os proprietários.

No caso de decisão afirmativa sobre a

implementação de um sistema de monitorização,

escolher que tipo deve ser implementado numa

construção requer, para além de experiência

dos técnicos responsáveis, uma boa pesquisa de

mercado sobre os tipos de sensores disponíveis

para uma dada aplicação e a observância de

seus prós e contras. Ainda, é fundamental o

estabelecimento de um determinado nível de

resposta do sistema requerido pelo usuário, pois

a utilização de ferramentas de monitorização,

além de serem utilizadas como mecanismo para o

acompanhamento da evolução dos danos e medição

de respostas estruturais provocadas por eles

numa etapa de diagnóstico, é também muito bem-

vinda para aplicação em CH em ótimo estado de

conservação para fins de deteção do surgimento de

danos, ou ainda para a realização de estudos sobre

a predição da vida útil estrutural.

Desse modo, como forma de orientar os

proprietários e os técnicos sobre a escolha quanto

do sistema de monitorização, uma metodologia de

classificação é apresentada na Tabela 1

Quanto maior for o nível de resposta requerido

ALCONPAT Int.


Nível Objetivo Fornece informações sobre:1 Emergência de danos identificação da ocorrência do dano

2 Localização dos danos surgimento dos danos e localização

3 Caracterização dos danosgeometria e intensidade dos danos, além das informações oferecidas pelos níveis anteriores

4 Caracterização do risco estruturalo estado atual da estrutura tendo em conta a ocorrência dos danos e sua influência na segurança estrutural, em somatório com as informações dos níveis anteriores

5 Predição da vida útil

a previsão do comportamento da estrutura, para um dado intervalo de tempo, tendo em conta os danos detetados no atual momento e suas respetivas evoluções e consequências pra segurança estrutural

Tabela 1. Classificação dos sistemas de monitorização de acordo com o nível de resposta.

pelos usuários, maior será a variabilidade dos

sensores a serem empregados, bem como o número.

Aplicações que almejem o nível 1, por exemplo,

basicamente são constituídos pela utilização de

acelerômetros, em que alterações bruscas nas

respostas da frequência natural da estrutura

podem indicar alterações nas propriedades do

sistema estrutural em estudo. Enquanto sistemas

classificados no nível 3 requerem sensores mais

específicos e localizados.

3.4 Caracterização estruturalA etapa de “Caracterização estrutural” tem por

finalidade recolher informações mais específicas

sobre as características da CH que devem ser

levadas em conta na avaliação estrutural, para

proposição de um plano de recuperação. Assim,

neste boletim, a etapa de caracterização foi dividida

em três subgrupos conforme mostrados da Figura

3, todavia, a caracterização deve ser realizada em

função dos danos observados na etapa de inspeção,

podendo englobar mais fatores (além dos três

mencionados) ou ser mais específica em torno de

algum deles.

Os resultados obtidos pela caracterização devem

ser usados, de forma a complementar às informações

recolhidas quer pela “Análise documental”, quer

durante a “Inspeção”, podendo servir como base

para uma eventual construção de um modelo

numérico, quando for o caso.

A “Caracterização estrutural” é a etapa do

processo de avaliação de uma estrutura em que

a prioridade é a aquisição de informações sobre

o funcionamento do sistema estrutural e sobre

as propriedades resistentes destes componentes.

Para tal, tanto ensaios estáticos quanto dinâmicos

(Figura 5) podem ser utilizados, ou ainda aplicações,

com consideração sempre a métodos não destrutivos,

mais específicas de caracterização, como as sub-

tarefas apresentadas na Figura 3, nomeadamente:

“Caracterização geométrica”, “Caracterização de

danos” e “Caracterização material.”

Um exemplo prático de caracterização estrutural

pode ser encontrado em Costa et al. (2012) em que

o Mercado do Bolhão, em Porto, teve sua estrutura

avaliada (Figura 6.a). Neste caso de estudo, a

partir das informações coletadas pela análise de

laudos e documentos técnicos, inspeção técnica Figura 5. Detalhe de um acelerômetro instalado em uma construção histórica (Fonte: COSTA et al., 2013).



e caracterização estrutural foi possível realizar

o cálculo dos esforços atuantes na estrutura

“Para tal, foram considerados no cálculo dos esforços cada um dos painéis de laje L1

(Figura 6.b e 6.c) de modo individual, com recorrência a um modelo conservativo de cálculo,

em que considerou-se o funcionamento unidirecional de cada um dos painéis L1, no sentido no

menor vão simplesmente apoiado em vigas. Porém, através do modelo conservativo de cálculo

adotado, verificou-se que dada a pequena espessura da laje, com reduzida quantidade de

armaduras, a resistência dos elementos não eram suficientes sequer para suportarem as cargas

lá instaladas. Imediatamente, pôs-se em causa o modelo de cálculo conservativo adotado para

o cálculo dos esforços resistentes, e verificou-se que, de fato, o funcionamento da estrutura

analisada assemelha-se ao funcionamento de uma grelha, em que todos os elementos do

sistema estrutural (painéis e vigas) participam ativamente do conjunto resistente da estrutura

(COSTA et al., 2012)”.

Assim, optou-se pela realização de um ensaio

de carga (Figuras 6.d e 6.e) como forma forma de

averiguar as reais condições de funcionamento e

estabilidade do sistema estrutural, e caracterizar o

comportamento do sistema estrutural (Figura 6.f).

Figura 6. Mercado do Bolhão: (a) vista aérea, (b) planta do primeiro nível do mercado, (c) detalhe da laje onde o ensaio de carga foi realizado, (d) vista dos transdutores de deslocamento instalados sob o piso 1, (e) detalhe da realização do ensaio de carga e (f) resultado dos deslocamentos em função da carga aplicada (Fonte: COSTA et al., 2012).

Uma outra forma de validar o comportamento dos

sistemas estruturais de CH é através da realização

de ensaios dinâmicos (Figura 5). Essa técnica

é bastante utilizada, uma vez que é de simples

aplicação (essencialmente através de acelerômetros

instalados em pontos da estrutura e recolha de

espectros de acelerações, dos quais podem ser

obtidas as frequências naturais, amortecimento e os

modos de vibração da estrutura) e não destrutivos.

A caracterização geométrica, a que se refere o

presente boletim, deve ser focada no detalhamento

das características geométricas dos elementos

componentes dos sistemas estruturais. Dependendo

do número de elementos e das características

que quer levantar, podem ser utilizadas técnicas

mais ou menos sofisticadas. Na Figura 7, por

e compará-los com seus respetivos esforços

resistentes:

ALCONPAT Int.


exemplo, dadas as dimensões e o elevado número

de elementos estruturais componentes da Torre

Relógio de Caminha, recorreu-se ao uso do Laser

Scanning.

Figura 7. Levantamento geométrico realizado na Torre Relógio de Caminha, Portugal, com auxílio do Laser Scanning (Fonte: COSTA et al., 2013).

Para uma visão mais detalhada e outros exemplos

de caracterização geométrica podem ser consultados

os trabalhos desenvolvidos por Arêde et al. (2013) e

Guedes, Arêde & Paupério (2013).

Através das informações recolhidas nas etapas

anteriores, uma caracterização mais detalhada

dos danos deve ser realizadas. Nesta sub-etapa,

pretende-se, além de identificar a natureza dos

danos (fissuras, corrosão, deslocamentos de paredes,

inclinação de pilares, etc.), identificar sua localização

nos elementos componentes do sistema estrutural,

bem como caracterizar sua intensidade.

Tomando como exemplo o caso da Igreja de Santo

António de Viana (ARÊDE et al., 2015), em que a

caracterização dos danos (quanto a ocorrência e

localização) serviu de base não só para focar os esforços

no âmbito do diagnóstico em elementos específicos do

sistema estrutural (arcos e pilares), como também

corroborou para a implementação de um sistema

de monitorização (Figura 8), verificou-se que a

caracterização dos danos compreende a uma etapa

igualmente importante às etapas descritas. Além

da identificação e localização dos danos, a recolha

de informações quanto a intensidade destes, fornece

subsídios mais específicos para a avaliação do estado

global da CH. No caso de fissuras, por exemplo, uma

boa maneira de se fazer isto é verificar as dimensões

das aberturas, área e sentido da propagação e ainda a

verificação quanto a progressão do dano.



Figura 8. (a) Detalhe da localização de uma fissura num pilar da nave da Igreja de Santo António de Viana, Portugal e (b) localização da fissura no plano de monitorização (Fonte: ARÊDE et al., 2015).

Em seguimento à proposta metodológica de

avaliação estrutural, caracterizar a composição e as

propriedades dos materiais das CH é importante, por

que, além de verificar o estado de conservação destes

materiais, permite a aquisição de conhecimentos

necessários à etapa de diagnóstico e reabilitação,

uma vez que é aqui estabelecido um limite quanto

a que tipos de materiais poderão ser utilizados sem

descaracterizar as características da construção.

Contudo, nem sempre esta sub-etapa é necessária,

sendo mais indicada quando houver a necessidade

de observação ou compreensão de materiais ou

fenómenos pouco descritos na literatura.

Essencialmente, a necessidade de realização

da caracterização material é consequência da

natureza dos danos observados nas etapas

anteriores. Contudo, esta etapa pode ser subdivida

em dois momentos: o primeiro a ser realizado in

situ com recurso a meios não-destrutivos (sempre

que possível), e o segundo realizado em laboratório,

devido a natureza mais específica dos ensaios a

serem executados.

No processo de avaliação do Mercado do Bolhão

(COSTA et al., 2012), a fim de se caracterizar

a integridade dos elementos de madeira da

estrutura da cobertura, foram realizados ensaios

de determinação do teor de água dos elementos

através do uso do higrómetro e ainda avaliação da

velocidade de penetração de uma agulha em algumas

peças de madeira com auxílio do equipamento

Resistograph® (Figura 9). Através do ensaio com

o Resistograph® é possível identificar diferenças

entre as densidades das fibras da madeira, através

da comparação entre as velocidades que a agulha

do Resistograph® apresenta para perfurar um

determinado elemento de madeira. Menores

valores de velocidades representam fibras mais

densas, enquanto maiores valores de velocidade

de penetração da agulha podem indicar a presença

de vazios e, assim, indicar a degradação interna do

elemento. A partir dos resultados do higrômetro,

observou-se que o teor médio de água presente

nos elementos analisados era de 12%, um valor

que aponta para um bom estado de conservação.

Pelos resultados obtidos pelo Resistograph® foi

possível observar que os elementos de madeira

apresentavam-se dentro de uma mesma faixa de

valores, o que indicou a boa integridade das peças

ensaiadas.

ALCONPAT Int.


Figura 9. (a)Detalhe da cobertura do Mercado do Bolhão, (b) realização do ensaio de resistência da madeira com o Resistograph® e (c) espectro de resistência à perfuração. (Fonte: COSTA et al., 2012).

Ensaios que indiquem a composição química dos

materiais constituintes do sistema estrutural das

CH também podem ser realizados para que, na

etapa de diagnóstico, uma medida de intervenção

que considere as propriedades dos materiais seja

adotada, a fim de que problemas futuros sejam

evitados.

3.5 Modelagem numéricaSempre que houver elementos suficientes para

que se proceda com a modelagem numérica da

estrutura em avaliação, esta deve ser realizada. A

justificativa para tal se dá devido às incertezas de

funcionamento dos sistemas estruturais das CH,

quer pelo número de intervenções que possam ter

sido realizadas, quer pela fragilidade dos próprios

elementos (em virtude dos danos) ou ainda pela

existência de diferentes métodos construtivos

numa mesma estrutura. Assim, com recurso das

informações recolhidas na etapa de caracterização,

os modelos numéricos podem ser calibrados para

que se tornem mais próximos quanto possível da

realidade da construção intervencionada.

Outro pronto de interesse pra que a modelagem

numérica da estrutura ou de parte dos elementos

estruturais seja realizada é quanto a limitação de

informações sobre o comportamento de sistemas

como alvenarias de pedra, adobe e madeira, concretos

com armadura lisa, que em relação aos sistemas

Figura 10. (a) Configuração dos pontos utilizados nos ensaios dinâmicos e (b) modelo numérico construído com recurso ao FEM (Fonte: COSTA et al., 2013).



3.6 Avaliação estrutural

3.7 Intervenção (Reforço/Recuperação)

estruturais contemporâneos são pouco estudadas.

A Figura 10 mostra um caso de aplicação de

ensaios dinâmicos para modelagem numérica

realizado na Torre Relógio de Caminha. Maiores

detalhes desta abordagem podem ser consultados

em Guedes, Arêde e Paupério (2013). Para

exemplos adicionais consultar Ortega et al. (2015) e

Voltsis et al. (2013).

No seguimento do processo de avaliação de

uma CH, a análise estrutural distingue-se da

caracterização estrutural (visto no item 3.4) pelo

seu foco. Enquanto na “Caracterização estrutural”

o objetivo é a recolha de informações sobre as

propriedades resistentes dos componentes, na

“Avaliação estrutural” busca-se avaliar a interação

entre os diversos elementos da construção e

identificar seu comportamento sob efeito dos

danos, bem como estabelecer uma análise global

do comportamento estrutural da CH com fins de

diagnóstico.

No âmbito das CH, um bom nível de informação

recolhidas na etapa de caracterização é essencial

para que a “Avaliação estrutural” seja feita com

sucesso, pois, por vezes, elementos decorativos

podem passar a impressão de serem elementos

estruturais, e vice-versa, levando a compreensão

sobre o funcionamento da estrutura para longe do

comportamento real.

É válido lembrar que a análise estrutural deve

ocorrer obrigatoriamente em dois momentos: 1)

para validação do funcionamento da estrutura,

logo após a recolha de informações, e 2) durante o

delineamento do reforço estrutural, como modo de

verificação da eficiência do reforço proposto a ser

executado. Por isso que a construção de um modelo

numérico poderá ser útil para antever a eficiência

do método de intervenção a ser realizado.

A medida de intervenção estrutural a ser adotada

em uma CH deve ser criteriosamente analisada, face

ao funcionamento da estrutural a longo prazo, com

respeito as características construtivas do edificado.

A utilização de materiais que descaracterizem ou

que, de algum modo, não sejam compatíveis com os

materiais utilizados originalmente nas CH devem

ser evitados. Um exemplo desta incompatibilidade

entre os materiais originais e os materiais

utilizados numa intervenção é a utilização de

argamassas de cimento, ao invés de argamassas de

cal, para o preenchimento de juntas em alvenarias

de pedra, que potencializam a ocorrência de reações

de natureza alcali-agregado.

Um bom exemplo de medida de intervenção

bem planejada, compatível e eficiente pode ser

dado através do caso do Castelo de Guimarães

(Figura 11), em que uma das oito torres do castelo

apresentou abertura de fissuras, essencialmente

nas juntas, em forma de V, com o vértice na base

do cunhal. Esta torre se assentava sobre um

maciço rochoso, que, devido o descalçamento de seu

entorno e cortes realizados no sentido vertical, com

aparente redução do volume original do maciço,

teve um acréscimo nas tensões de compressão, em

consequência do próprio peso da torre, e sofreu

esmagamento, resultando no surgimento da

diáclase do maciço, que corresponde ao sentido de

abertura das fissuras evidenciadas na torre.

ALCONPAT Int.


Figura 11. Torre do Castelo de Guimarães com evidência da fratura e detalhe da medida de reforço utilizada. (Fonte: FONSECA, 2008).

Desse modo, após a identificação da origem

principal dos danos observados, a medida de

intervenção realizada centrou-se na consolidação

do maciço através de pregagens (Figura 11), e

ainda, recolocação de rochas na base dos maciços,

a fim de atenuar a formação de fluxos de água.

Em zonas em que evidenciou-se a desagregação da

rocha, efetivou-se a aplicação de injeções de uma

paste consolidante. Em paralelo a estas medidas,

um sistema de monitorização foi instalado na torre

para que os deslocamentos (em virtude da abertura

das fissuras) fossem observados.

Após a constatação de que os movimentos da

torre haviam cessados, optou-se pela realização

de um preenchimento das juntas com argamassa

de cal e continuação da monitorização, a fim de se

verificar futuros deslocamentos.

Assim como mencionado no item 3.6, é

aconselhável que durante o processo de escolha

sobre qual método de reforço deve ser aplicado, o

efeito deste reforço no funcionamento da estrutura

deve ser avaliado previamente, e escolhido de

acordo com a compatibilidade com as características

da CH, de modo a não descaracterizá-la.

4. Considerações finaisO Boletim Técnico - Caracterização, avaliação e

recuperação estrutural de construções históricas –

apresentado neste documento, apresenta uma série

de recomendações que devem ser observadas no

âmbito da aplicação em CH.

Uma metodologia de avaliação estrutural

para CH com recurso a utilização de métodos de

monitorização é proposta neste documento. De

modo geral, são intercalados casos de estudos,

desenvolvidos no percurso do trabalho realizado

no Instituto da Construção-FEUP, ao longo da

descrição da metodologia proposta, como forma

de melhor exemplificar sua aplicabilidade. É

valido ressaltar que a metodologia aqui proposta

distingue-se dos métodos de avaliação já descritos

na literatura através de sua abordagem totalmente

focada para os casos de CH.

Espera-se que as recomendações descritas neste



boletim possam vir de encontro às necessidades de

implementação do estado atual da literatura na

área da conservação e manutenção do patrimônio, e

ainda, que sirvam de base para o desenvolvimento de

casos de estudos e trabalhos no âmbito da avaliação

estrutural das CH, tornando as abordagens mais

assertivas e eficientes.

ReferênciasARÊDE, A; GUEDES, J. M.; PAUPÉRIO, E.; VILA-POU-

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ARÊDE, A.; PEUPÉRIO, E.; ROCHA, P.; GOMES, A.; Igreja de Santo António de Viana - Relatório de monitorização. Porto: Instituto da Costrução-FEUP, 2015.

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COSTA, A.; ARÊDE, A.; PAUPÉRIO, E.; COSTA, C.; Mercado do Bolhão - Relatório técnico. Porto: Ins-tituto da Costrução-FEUP, 2012.

FONSECA, A. V. da. Avaliação das causas dos danos e riscos de ruína e soluções de estabilização do Torreão/Baluarte Ponte da Muralha Medieval do Castelo de Guimarães. Porto: Núcleo de Geotecnia, Instituto da Costrução-FEUP, 2008.

GUEDES, J. M.; ARÊDE, A.; PAUPÉRIO, E. Avaliação das características mecânicas, materiais e estruturais de construções através de experimentação in-situ. In: COSTA, A. et al. (Eds.). Património Intervenção. 1. ed. Porto: FEUP, 2013. p. 378.

ICOMOS. Nara document on authenticity. Nara: ICOMOS, 1994.

ICOMOS. The Cracow charter for the conservation and restoration of monuments and sites. Cracow: ICOMOS, 2000.

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LOPES, F.; CORREIA, M.; Património Cultural: cri-térios e normas internacionais de protecção. 1 ed. Caleidoscópio: Casal de Cambra, 2014.

LOURENÇO, P. B. The ICOMOS methodology for conservation of cultural heritage buildings : con-cepts , research and application to case studies. Proceedings of the International Conference on Pre-servation, Maintenance and Rehabilitation of Historic Buildings and Structures. Anais.Tomar: Green Lines Institute, 2014.

NERY, G. Boletín Técnico 5: Monitoração na cons-trução civil. Mérida: ALCONPAT, 2013.

ORTEGA, J.; VASCONCELOS, G.; LOURENÇO, P. B.; RODRIGUES, H.; VARUM, H. Seismic behaviour as-sessment of vernacular isolated buildings. In: COR-REIA; LOURENÇO; VARUM (Eds.). Seismic retro-fitting: learning from vernacular architecture. 1. ed. London: Taylor & Francis, 2015. p. 203–212.

PAUPÉRIO, E. et al. Inspeção e diagnóstico de estrutu-ras. In: COSTA, A. et al. (Eds.). Património Inter-venção. 1. ed. Porto: FEUP, 2013. p. 378.

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ISBN 1234

Patrocínio de:

BT 11 – Esequiel Mesquita, Esmeralda Paupério, António Arêde & Humberto VarumCaracterización, evaluación y recuperación estructural de edificios históricoslCaracterização, avaliação e recuperação estrutural de construções históricasCharacterization, evaluation and structural recovery of historic buildings

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