estratégias e metodologias para intervenções de reabilitação urbana

Universidade de Aveiro2008

Departamento de Engenharia Civil

Romeu da SilvaVicente

Estratgias e metodologias para intervenes dereabilitao urbanaAvaliao da vulnerabilidade e do risco ssmico do edificado da Baixa de Coimbra

Universidade de Aveiro2008

Departamento de Engenharia Civil

Romeu da SilvaVicente

Estratgias e metodologias para intervenes de reabilitao urbanaAvaliao da vulnerabilidade e do risco ssmico do edificado da Baixa de Coimbra

Tese apresentada Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitosnecessrios obteno do grau de Doutor em Engenharia Civil, realizada soba orientao cientfica do Professor Doutor Jos Antnio Raimundo Mendes daSilva, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade deCincias e Tecnologia e Pr-Reitor da Universidade de Coimbra e co-orientao do Professor Doutor Humberto Salazar Varum, Professor Auxiliardo Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro.

o jri presidente Prof. Doutor Joaquim Manuel Vieira

professor catedrtico da Universidade de Aveiro

Prof. Doutor Carlos Alberto Ferreira de Sousa Oliveira professor catedrtico do Instituto Superior Tcnico

Prof. Doutor Paulo Jorge de Melo Matias Faria de Vila Real professor catedrtico da Universidade de Aveiro

Prof. Doutor Anbal Guimares da Costa professor catedrtico da Universidade de Aveiro

Prof. Doutor Jos Antnio Raimundo Mendes da Silva professor auxiliar e pr-reitor da Universidade de Coimbra

Prof. Doutor Eduardo Nuno Brito Santos Jlio professor auxiliar da Universidade de Coimbra

Prof. Doutor Humberto Salazar Amorim Varum professor auxiliar da Universidade de Aveiro

agradecimentos A elaborao de uma dissertao um trabalho solitrio mas tambm solidrio... O contributode diversas pessoas e instituies, traduziu-se em apoio, incentivo e persistncia que ajudarama minimizar os momentos de desnimo, ultrapassar obstculos e a produzir este trabalho final.

Expresso e registo o meu profundo reconhecimento e gratido:

Aos meus orientadores cientficos Prof. Jos Antnio Raimundo Mendes da Silva e Prof.Humberto Varum, pelas suas colaboraes interessadas e intensivas. As brilhantes e sbiassugestes e as suas palavras amigas foram fundamentais na concretizao deste trabalho, eme marcaro de forma permanente no modo de investigar e viver a academia.

Ao Prof. Srgio Lagomarsino e a sua equipa de investigao dellUniversit degli Studi diGenova em Itlia e a toda a sua equipa de trabalho que me acolheram durante um perodo detrabalho, pela forma desinteressada como partilharam valioso conhecimento e tempo.

Aos meus colegas e amigos do Departamento de Engenharia Civil pelo apoio e incentivo,especialmente Eng Fernanda Rodrigues, Eng. Carlos Coelho, Eng. Nuno Lopes, Prof. AnbalCosta e ao Presidente do Conselho Directivo, Prof. Claudino Cardoso.

equipa da secretaria do Departamento de Engenharia Civil pelo apoio e disponibilidade,sempre amiga nas solicitaes e pedidos de natureza administrativa.

Ao Eng. Henrique Pereira, Eng. Joo Almeida, Eng Cludia Pereira e Eng Vera Silva, ex-alunos do Dep. Engenharia Civil pelo apoio em algumas tarefas deste trabalho. Ao Eng. VitorNeto da UNAVE pelo esclarecimento de dvidas no desenvolvimento da ferramenta SIG.

A todos os meus amigos, especialmente ao Mestre Hugo Rodrigues, que sempre sedisponibilizou para desenvolver, acompanhar e incentivar em todas as etapas deste trabalho.

s instituies, aos seus responsveis e funcionrios que tornaram possvel a realizao dealgumas aces e tarefas de inspeco e caracterizao das construes, nomeadamente:Cmara Municipal de Coimbra, Universidade de Coimbra, Gabinete do Centro Histrico deCoimbra - a todas um sincero obrigado.

Ao Instituto Geogrfico Portugus pela cedncia de informao especifica e Fundao para aCincia e Tecnologia pelo apoio financeiro dado na forma de bolsa de doutoramentoSFRH/BD/29188/2006, na recta final deste trabalho.

Gostaria ainda de deixar uma palavra de apreo muito especial a toda a equipa da Universidadede Coimbra envolvida no Processo de Reabilitao e Renovao da Baixa de Coimbra pelacolaborao de valor inestimvel para este trabalho final.

A todos os meus familiares que diariamente contriburam com toda a pacincia e acompreenso, em especial, aos meus pais Jos e Llia, irm Juliett e sogros Jorge e Helena.

Finalmente, um agradecimento muito especial minha esposa Anita e filha Emlia, pelacompreenso, carinho, pacincia e incondicional apoio e amor.

A todos aqui deixo a minha mais profunda gratido.

resumo Esta dissertao aborda o tema da renovao e reabilitao urbana, para o qual o meio tcnicoe cientfico tem-se progressivamente consciencializado. O contributo deste trabalho comeapela reflexo e contextualizao das actuais tendncias das aces de reabilitao urbana pelonosso Pas, no desenvolvimento de um modelo que permite a identificao de vrias acesconcorrentes. Uma vez identificados problemas, potencialidades, dificuldades e oportunidades, possvel a definio de uma estratgia com o objectivo de orientar as aces e processos dereabilitao de forma sustentvel.

No desenvolvimento de propostas e na definio de estratgias de reabilitao urbana, fundamental a elaborao da inspeco e diagnstico adequado escala da rea em anlise. proposto um modelo de procedimento, para o registo e diagnstico do estado de conservaodos edifcios, testado e aplicado no processo de Renovao Urbana da Baixa de Coimbra,atendendo aos vrios objectivos parciais. A aco de diagnstico estruturado e credvel para acaracterizao construtiva dos edifcios de centros urbanos antigos, a anlise das suascondies de degradao e principais anomalias, permitiu a criao de uma base de informaorelevante sobre o edificado antigo desta rea da cidade que disponibiliza, no apenasresultados directos de pesquisas simples sobre os edifcios, a arquitectura e outros aspectossocio-demogrficos, mas permite tambm apoiar outros estudos, com recurso a modelos eanlises mais sofisticados, nos quais resultaro indicadores e resultados mais profundos, comopor exemplo, na avaliao da segurana estrutural e vulnerabilidade das construes.

Apresentam-se os resultados de uma campanha de ensaios in-situ de caracterizao dasalvenarias, usando macacos planos para aprofundar o conhecimento do comportamentomecnico das alvenarias antigas, nomeadamente na caracterizao do estado de tensoinstalado nas paredes, e na caracterizao do comportamento mecnico (resistncia compresso, mdulo de elasticidade) informao fundamental quando se analisa asconstrues antigas.

Nas ltimas dcadas a avaliao do risco ssmico, tal como outros fenmenos naturais, depreocupao crescente, considerada essencial na actividade e definio de estratgias deplaneamento e gesto urbana. A avaliao da vulnerabilidade ssmica dos edifcios existentesna perspectiva da mitigao do risco ssmico deve colocar-se no s em relao aos edifciosisolados de relevante importncia histrica e cultural, mas tambm, em relao aosaglomerados de construes em centros urbanos. A anlise do desempenho de edifcios emsismos recentemente ocorridos, tem permitido identificar os aspectos estruturais que maisinfluenciam na sua vulnerabilidade, e consequentemente na produo de mecanismos dedanos. Sero apresentados os resultados de avaliao da vulnerabilidade segundo uma novametodologia proposta, baseada num ndice de vulnerabilidade que consequentemente permite aavaliao do dano e criao de cenrios de perda (econmicas e humanas). discutida eavaliada a aplicao da metodologia proposta e a sua integrao numa plataforma SIG.

Foram desenvolvidos modelos mecnicos simplificados, que atravs de uma anlise no-linear,avaliam a vulnerabilidade de edifcios isolados e agregados de edifcios (quarteires), discutindoquer aspectos associados a incerteza na definio da capacidade das estruturas, quer naidentificao do desempenho e resposta das estruturas. Confrontam-se os resultadosproduzidos com a metodologia baseada no ndice de vulnerabilidade.

Desenvolveram-se ainda modelos numricos com dois objectivos: analisar diferentes estratgiasde reforo e reparao, e confrontar os resultados produzidos com os da metodologiamecanicista. Desta forma discute-se com diferentes nveis de detalhe, as formas de avaliaoda vulnerabilidade, apresentao e interpretao dos resultados, associadas inevitavelmente sua escala de operacionalidade.

abstract This dissertation approaches the subject of renewal and urban rehabilitation, for which thetechnical and scientific sphere have been progressively alert and conscientious. The contributionof this work begins with the reflection and framework of the actual tendencies of urbanrehabilitation actions in our Country, with the development of a model that allows theidentification of several competitive actions within the process. Once identified problems,strengths, difficulties and opportunities, it is possible to define a strategy with the goal of guidingactions and processes on rehabilitation in a sustainable manner.

In the development of proposals and definition of urban rehabilitation strategies is fundamental tocarry out a thorough inspection and diagnosis, appropriate to the scale of the area underanalysis. It is proposed a procedure, to register and diagnose the conservation state of thebuildings, tested and applied in the process of Urban Renewal of the Historical City Centre ofCoimbra, attending to several partial goals. The structured and reliable diagnosis task for theconstructive characterization of the buildings of old urban centres, their degradation conditionsand most significant defects, has allowed the creation of a database of relevant information onthe old building stock of this area of the city, that provides, not just direct results from simplequeries regarding the buildings, the architecture and other socio-demographic aspects. It alsoallows supporting other studies, with resource to models and more sophisticated analyses, forwhich will result indicators and insightful results, as for example, concerning the evaluation ofstructural safety and building vulnerability.

It is also presented results of a in-situ testing campaign to collect further data on the mechanicalcharacterization and behaviour of masonry using flat-jack testing techniques, specifically on thecompressive stress state, and other mechanical properties (deformability, compressive strengthand Young modulus) fundamental information when analyzing old buildings.

In the last decades the evaluation of the seismic risk, just as other natural phenomenons, are ofrising concern, considered essential in the activity and definition of strategy planning and urbanmanagement. The evaluation of the seismic vulnerability of the existent building stock in theperspective of the seismic risk mitigation should not be placed only in relation to the isolatedbuildings of relevant historical and cultural importance, but also, in relation to the agglomerate ofbuildings in urban centres. The analysis of building performance in recent earthquakes, hasallowed identifying the structural aspects that mainly influences in their vulnerability, andconsequently in the occurrence of damage mechanisms. The results of evaluation of thevulnerability will be presented in accordance to a new proposed methodology based on avulnerability index that consequently allows the evaluation of damage and creation of lossscenarios (economical and human). It will be discussed and evaluated the application of theproposed methodology and its integration in an SIG platform.

It was also developed simplified mechanical models, that through an non-linear analysis,evaluate the vulnerability of isolated buildings and building aggregates (group of buildings),discussing aspects associated to he uncertainty in the definition of the structure capacity, and inthe identification of the structural performance and response of structures. The results producedare confronted with the methodology based on the vulnerability index.

Two numerical models were also developed, with two aims: to analyze different retrofitting and repair strategies and to confront the results produced with the mechanical model. This way it is discussed with different levels of detail, the approaches for vulnerability evaluation, presentation and interpretation of the results, associated necessarily to its operative scale.

rsum Cette dissertation aborde le sujet de la rnovation et de la restauration urbaine, auquel le milieutechnique et scientifique prend progressivement conscience. La contribution de ce travailcommence par la rflexion et caractrisation des actuelles tendances de rhabilitation urbainedans notre pays, avec le dveloppement dun modle qui permet didentifier les diverses actionsconcurrentes. Une fois identifie les problmes, potentialits, difficults et opportunits, il estpossible de dfinir une stratgie dans lobjectif dorienter les actions et procds de rhabilitationde manire soutenable.

Dans le dveloppement des propositions et dans la dfinition des stratgies de rhabilitationurbaine, il est fondamental dlaborer une inspection et un diagnostique adquat lchelle de lazone en analyse. Il est propos un modle de procds pour le registre et diagnostique de ltatde conservation des btiments, test et appliqu dans le procd de Rnovation Urbaine duCentre Historique de Coimbra, tenant compte des divers objectifs partiaux. La structure etfiabilit du diagnostique pour la caractrisation constructive des btiments de zones urbaineshistoriques, lanalyse de ses conditions de dgradation et de ses principales anomalies, ontpermis de crer une base de donnes avec les informations les plus importantes concernant lesconstructions anciennes de cette partie de la ville. Ce qui permet non seulement dobtenir desrsultats directs de recherches simples sur les btiments, leur architecture et dautres aspectssociaux et dmographiques, mais aussi de renforcer dautres tudes, en recourant desmodles et analyses plus sophistiqus, pour lesquels les rsultats seront plus labors, commepar exemple, au cours de lvaluation de la scurit structurelle et la vulnrabilit desconstructions.

Cette dissertation comprend les rsultats de nombreux essais in-situ de caractrisation desmaonneries, recourant aux vrins plats, pour approfondir les connaissances du comportementmcanique des maonneries anciennes, notamment au niveau de la caractrisation de latension installe dans les murs et de la caractrisation du comportement mcanique (rsistance la compression, le module de Young) information indispensable au cours de lanalyse desconstructions anciennes.

Au cours des dernires dcennies, lvaluation du risque sismique, tout comme dautresphnomnes naturels, est devenue un sujet de plus en plus proccupant, considre essentielledans lactivit et la dfinition des stratgies de planification et de gestion urbaine. Lvaluation dela vulnrabilit sismique des btiments dans la perspective de mitigation du risque sismique doitnon seulement se faire par rapport aux btiments isols qui constituent une certaine importancehistorique et culturelle, mais aussi par rapport aux agglomrations dans les zones urbaines.Lanalyse de la performance des btiments face des sismes rcemment parvenus, a permisdidentifier les principaux aspects structurels qui influencent leurs vulnrabilits et de connatre,par consquent, la production de mcanismes de dommages. Les rsultats de lvaluation de lavulnrabilit sont prsents selon une nouvelle mthodologie propose, fonde sur lindice devulnrabilit, permettant dvaluer les dommages et de crer des scnarios de pertes(conomiques et humaines). Il est aussi discut et valu lapplication de cette mthodologie etson intgration sur une plate-forme SIG.

Des modles mcaniques simplifis ont t dvelopp a partir dune analyse non linaire, quipermettent dvaluer la vulnrabilit de btiments isols et dagglomration de btiments(quartiers), estimant dune part les aspects associs lincertitude dans la dfinition de lacapacit des structures et dautre part, lidentification de la fonction et de la rponse desstructures. Les rsultats obtenus ont t compars avec la mthodologie tablie en fonction delindice de vulnrabilit.

Les modles numriques ont t dvelopps avec deux objectifs: analyser diffrentes stratgiesde renforcement et rparation et comparer les rsultats obtenus avec la mthodologiemcaniste. De cette manire, il est possible dargumenter avec plus de dtails, les formesdvaluation de la vulnrabilit, de la prsentation et de linterprtation des rsultats associsinvitablement son chelle oprationnelle.

Aos meus pais pela vida,

Aos meus sogros pelo apoio,

minha esposa Anita e filha Emlia pelo amor.

Mesmo sem sismos os edifcios vm abaixo...

(queda de dois edifcios na Baixa de Coimbra, 01 de Dezembro de 2006) [Dirio de Coimbra]

ndices

NDICE GERAL

AgradecimentosResumoAbstractRsumndice da dissertao xviindice de Figuras xxvndice de Tabelas xxxvLista de Smbolos xxxix

Captulo 1 Enquadramento, objectivos e organizao da dissertao 31.1 Enquadramento do tema 31.2 Objectivos 51.3 Organizao da dissertao 7

Captulo 2 O Processo de Reabilitao Urbana: aces e estratgias de interveno 132.1 Enquadramento 132.2 A reabilitao urbana 14

2.2.1 O imperativo da reabilitao 142.2.1.1 Centros histricos: situao actual 162.2.1.2 Reabilitao vs Construo Nova 19

2.2.2 Instrumentos jurdicos e de financiamento 222.2.3 Processos de reabilitao urbana: experincias 26

2.2.3.1 Experincias nacionais 262.2.3.1.1 Experincia de interveno no centro histrico de Guimares 262.2.3.1.2 Experincia de interveno no centro histrico de Vila Real de Santo Antnio 272.2.3.1.3 Experincia de interveno na zona urbana do Porto 292.2.3.1.4 Experincia de interveno nas zonas histricas de Lisboa 302.2.3.1.5 Experincia de interveno na zona histrica de vora 322.2.3.1.6 Experincia de interveno no centro histrico de Beja 332.2.3.1.7 Experincia de interveno no centro histrico da Covilh 342.2.3.1.8 Outras experincias 35

2.2.3.2 Experincias europeias 362.2.3.3 Exemplos das recentes Sociedades de Reabilitao Urbana (SRU) 39

2.3 A estratgia de interveno 422.3.1 Evoluo das estratgias e polticas urbanas 422.3.2 Definio de aces concorrentes, influncias e objectivos 44

xvii

strat ias e metodo o ias ara inter en es de reabi ita o urbana

2.3.3 Modelo estratgico para a interveno em centros histricos 502.3.4 Estratgia para um objectivo especifico: avaliao da vulnerabilidade e risco ssmico 56

2.3.4.1 Vulnerabilidade ssmica dos edifcios em centros histricos 562.3.4.2 Exemplos de estudos na mitigao e gesto do risco ssmico 58

2.4 Tcnicas de inspeco, registo e diagnstico 592.4.1 Estratgia do processo de inspeco, registo e diagnstico em edifcios antigos 612.4.2 Critrios e orientaes 642.4.3 Perceber o edificado antigo 702.4.4 Procedimentos de inspeco e diagnstico 74

2.5 O processo da Baixa de Coimbra 782.5.1 O protocolo de recuperao e renovao urbana e social da Baixa de Coimbra 782.5.2 Estratgia de inspeco, registo e diagnstico da Baixa de Coimbra 792.5.3 Fichas de inspeco e registo desenvolvidas para o estudo da Baixa de Coimbra 85

2.6 Comentrios finais 89

Captulo 3 Informao e inventrio sobre o edificado da Baixa de Coimbra 973.1 Descrio de resultados: abordagem estatstica 97

3.1.1 Introduo 973.1.2 Dificuldades e condicionantes 973.1.3 Organizao, tipo e estruturao da informao 99

3.2 Anlise de resultados 1003.2.1 Aspectos gerais do edificado e do espao urbano 1003.2.2 Coberturas 1053.2.3 Paredes de fachada 1123.2.4 Pavimentos 1183.2.5 Estruturas resistentes 1243.2.6 Segurana contra riscos de incndio 1283.2.7 Condies de salubridade e higiene 1303.2.8 Instalaes de abastecimento de gua e drenagem 1313.2.9 Condies trmicas e acsticas 1353.2.10 Paredes interiores, tectos e caixilharias 1373.2.11 Intervenes 1403.2.12 Comentrios finais 141

Captulo 4 Caracterizao construtiva do edificado da Baixa de Coimbra 1454.1 Enquadramento 1454.2 Caracterizao das paredes de alvenaria resistente 145

xviii

ndices

4.2.1 Materiais, solues e tecnologia construtiva 1454.2.2 Identificao das principais anomalias das alvenarias 152

4.3 Caracterizao dos pavimentos em madeira 1604.3.1 Materiais, solues e tecnologia construtiva 1604.3.2 Identificao das principais anomalias dos pavimentos 167

4.4 Caracterizao das coberturas com estrutura em madeira 1724.4.1 Materiais, solues e tecnologia construtiva 1724.4.2 Identificao das principais anomalias das coberturas 178


Captulo 5 Ensaios de caracterizao mecnica das alvenarias tradicionais da Baixa de Coimbra 187

5.1 Enquadramento, objectivos e descrio geral dos ensaios 1875.1.1 Enquadramento e objectivos dos ensaios 1875.1.2 Campanha de ensaios realizados 1875.1.3 Princpios e condicionantes de ensaio 190

5.2 Ensaios simples 1925.2.1 Descrio geral dos ensaios simples 1925.2.2 Estimativa das tenses instaladas 194

5.3 Ensaios duplos 1985.3.1 Descrio geral dos ensaios duplos 1985.3.2 Resultados em termos de deformabilidade e resistncia 2015.3.3 Estimativa do mdulo de elasticidade 2065.3.4 Comparao dos valores de tenso instalada, cedncia e rotura 209


Captulo 6 Avaliao da vulnerabilidade ssmica 2176.1 Introduo 2176.2 Risco ssmico: conceitos gerais 2186.3 Metodologia de avaliao do risco ssmico 2216.4 Mitigao do risco ssmico: criao de cenrios de dano e perda 2226.5 Definio e vantagens de uma ferramenta SIG 2236.6 Sismicidade do territrio nacional e da regio de Coimbra 2266.7 Caracterizao geolgica da Baixa de Coimbra 2306.8 Metodologias de avaliao da vulnerabilidade ssmica 232

6.8.1 Vulnerabilidade ssmica 2326.8.2 Classificao e descrio das metodologias de avaliao da vulnerabilidade ssmica 235

xix


6.8.2.1 Generalidades 2356.8.2.2 Classificao segundo Corsanego e Petrini 2366.8.2.3 Outras propostas de classificao 2436.8.2.4 Sntese final 244

6.8.3 Quantificao da vulnerabilidade ssmica 2456.9 Avaliao da vulnerabilidade do edificado antigo da Baixa de Coimbra 252

6.9.1 Enquadramento: definio e escolha da metodologia adoptada 2526.9.2 Implementao de um sistema integrado: desenvolvimento e operacionalidade 2546.9.3 Metodologia proposta ndice de vulnerabilidade 2556.9.4 Validao da metodologia proposta 261

6.9.4.1 Metodologia baseada em danos observados - GNDT II 2616.9.4.2 Metodologia macrosssmica 2636.9.4.3 Confronto entre a metodologia GNDT II e a metodologia macrosssmica 265

6.9.5 Complementar a avaliao da vulnerabilidade 2696.10 Anlise de resultados 270

6.10.1 Vulnerabilidade do edificado da Baixa de Coimbra 2706.10.2 Anlise dos resultados dos parmetros avaliados 2746.10.3 Fragilidades estruturais 2786.10.4 Grau de confiana 2796.10.5 Estimativa de danos 281

6.10.5.1 Distribuio e cenrios de danos 2816.10.5.2 Curvas de fragilidade 286

6.10.6 Avaliao de perdas 2876.10.6.1 Colapso e inutilizao dos edifcios 2896.10.6.2 Perdas humanas e desalojamento 2916.10.6.3 Perdas econmicas e estimativa de custos de reparao 294


Captulo 7 Avaliao da vulnerabilidade baseada em modelos mecnicos 3017.1 Implementao e uso de modelos mecnicos 301

7.1.1 Enquadramento 3017.1.2 mbito e objectivos de uma avaliao mecanicista 302

7.2 Formulao bsica 3037.2.1 Mtodo do espectro de capacidade 3037.2.2 Curvas de fragilidade e estados limite de dano 3087.2.3 Variabilidade dos estados limite de dano 3107.2.4 Distribuies de dano 312

xx

ndices

7.3 Desenvolvimento de curvas de capacidade simplificadas 3147.3.1 Identificao da tipologia 3157.3.2 Mecanismo de comportamento 3157.3.3 Esquema estrutural 3167.3.4 Curvas de capacidade bilineares: modo linear 3227.3.5 Curvas de capacidade bilineares: modo tipo soft-store 323

7.4 Anlise da incerteza 3257.4.1 Parmetros e incerteza 3257.4.2 Definio dos estados limite de dano e tratamento da incerteza associada 3267.4.3 Formulao da probabilidade condicional associando a incerteza 3307.4.4 Definio dos momentos estatsticos da resposta e dos estados limite de dano 332

7.5 Aplicao numrica da formulao proposta 3357.5.1 Propagao da incerteza 335

7.6 Comportamento de edifcios em agregado 3407.6.1 Processo diacrnico da construo 3417.6.2 Resposta ssmica de um agregado 341

7.7 Modelo mecnico para a vulnerabilidade ssmica dos agregados 3457.7.1 Avaliao do desempenho do agregado e dos edifcios constituintes 3457.7.2 Aplicao da metodologia 352

7.7.2.1 Agregado em estudo 3527.7.2.2 Anlise do desempenho global: vulnerabilidade ssmica 3537.7.2.3 Avaliao e estimativa de danos 358

7.8 Comparao de metodologias: ndice de vulnerabilidade e modelo mecnico 3617.9 Comentrios finais 362

Captulo 8 Avaliao do comportamento de agregados de edifcios com recurso modelaonumrica 367

8.1 Estratgias de modelao numrica 3678.1.1 Enquadramento 3678.1.2 Modelao numrica de construes antigas 368

8.2 Caso de estudo 1: agregado na zona Z1 3698.2.1 Descrio do agregado estrutural 3698.2.2 Geometria do modelo e propriedades mecnicas 3738.2.3 Definio das aces 3758.2.4 Frequncias naturais, modos de vibrao e calibrao do modelo 3778.2.5 Estratgias de reforo avaliadas 3808.2.6 Anlise de resultados das solues de reforo 382

xxi


8.2.6.1 Frequncias naturais e modos de vibrao 3828.2.6.2 Influncia da rigidez dos diafragmas na resposta da estrutura 3858.2.6.3 Interpretao da fissurao das paredes com base nas cargas estticas 3868.2.6.4 Resposta para a aco ssmica regulamentar 3878.2.6.5 Perfis de deslocamento e mecanismos potenciais de dano 3898.2.6.6 Exigncias de deslocamento lateral entre pisos 3948.2.6.7 Melhoria da integridade estrutural: anlise custo-benefcio 397

8.2.7 Comentrios finais 3988.3 Caso de estudo 2: agregado na zona Z4 400

8.3.1 Descrio do agregado estrutural 4008.3.2 O programa TREMURI 4018.3.3 Modelo 3D do agregado 4028.3.4 Macroelemento no-linear 4048.3.5 Macroelemento com comportamento bilinear 4068.3.6 Critrios de resistncia e rotura do macroelemento bilinear 4078.3.7 Anlise us o er 409

8.3.7.1 Caso de estudo 4098.3.7.2 Anlise na direco 4138.3.7.3 Confronto das curvas de capacidade para a direco 4148.3.7.4 Anlise na direco 4198.3.7.5 Confronto das curvas de capacidade para a direco 420

8.3.8 Comentrios finais 422

Captulo 9 Concluses, comentrios finais e perspectivas de trabalho futuro 4279.1 Sntese do trabalho realizado 427

9.1.1 Descrio do trabalho 4279.1.2 Avaliao de resultados 427

9.2 Concluses principais 4289.2.1 Processos de reabilitao urbana 4289.2.2 Estratgias de inspeco, registo e diagnstico 4339.2.3 Caracterizao do edificado e do comportamento mecnico das paredes de alvenaria 4359.2.4 Avaliao da vulnerabilidade e risco ssmico das construes existentes 4379.2.5 Verificao da segurana e anlise de estratgias de reforo 441

9.3 Comentrios finais 4439.4 Perspectivas de trabalho futuro 445

xxii

ndices

Referncias Bibliogrficas 449

AnexosAnexo A Fichas de inspeco e registo A.1

A1 Apresentao das fichas de inspeco e registo A.3A2 Consideraes acerca do tipo e dimenso das amostras para a abordagem estatstica A.30A3 Glossrio de termos usados no Captulo 4 A.33

Anexo B Ensaios de caracterizao mecnica das alvenarias B.1B1 Organizao dos resultados dos ensaios B.3B2 Resultados dos ensaios simples (1 a 9) B.4B3 Resultados dos ensaios duplos (1 a 9) B.9

Anexo C Proposta de ndices de vulnerabilidade (edifcio, fachada e agregado) C.1C1 ndices de vulnerabilidade C.3C2 ndice de vulnerabilidade do edifcio C.3C3 ndice de vulnerabilidade da parede de fachada C.45C4 ndice de vulnerabilidade do agregado C.56

Anexo D Grau de confiana de cada parmetro usado na definio do D.1D1 Descrio dos graus de confiana de cada parmetro D.3

xxiii

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E E A

aptulo En uadramento, o e tivos e organi a o da disserta o 3Figura 1: Objectivos do trabalho de investigao desenvolvido 5Figura 2: Sintetizao da organizao da dissertao e relacionamento com a organizao em

captulos 7

aptulo ro esso de ea ilita o r ana a es e estrat gias de interven o 13Figura 3: Exemplos de situaes de degradao e descaracterizao do patrimnio 14Figura 4: Exemplos de ncleos histricos 16Figura 5: Forma de ocupao dos alojamentos (CENSOS 2001 [INE, 2003]) 17Figura 6: Viela do anjo, Porto: a) Degradao e abandono; b) Interveno do espao [CMP, 1999] 19Figura 7: Estado de conservao do alojamento em Portugal em 2001 [INE, 2003] 21Figura 8: Experincia de interveno no centro histrico de Guimares [GMG, 1980] 27Figura 9: Renovao urbana: a) rea de operao Ribeira-Barredo; b) Rua do Cimo do Muro

[CRUARB, 2000] 30Figura 10: Manuteno e recuperao do edificado [CME, 2007] 32Figura 11: Manual de Recuperao de Roma, 1981 [Pereira, 2005] 38Figura 12: Planta da cidade de Lisboa: reas de interveno das SRUs [CML, 2005] 40Figura 13: Estado dos edifcios relativamente conservao arquitectnica em 2002 [CML, 2005] 41Figura 14: Recurso ao SIG na anlise espacial e identificao de aces prioritrias [CML, 2005] 42Figura 15: Funes, influncias e objectivos de um processo de renovao urbana 46Figura 16: Quadro de identificao de aces e tarefas (aplicado ao caso da Baixa de Coimbra) 52Figura 17: Esquema simplificado da fase de overview planning 53Figura 18: Proposta do modelo estratgico com quatro fases principais 54Figura 19: Esquema simplificado do processo de avaliao e aco 55Figura 20: Leonardo Da Vinci, o Mdico Arquitecto 60Figura 21: Organizao do trabalho de inspeco e registo 63Figura 22: Importncia da pormenorizao e uso de novos materiais 71Figura 23: Problemas resultantes da aco climatrica 72Figura 24: Registo grfico 73Figura 25: Destaque dos media [PUB, 2006; DC, 2006] 81Figura 26: Permetro do projecto, zonas e edificado urbano 83Figura 27: Coberturas: a) Mau estado de conservao; b) Pormenor do levantamento das

coberturas 84

xxv


Figura 28: Fichas de registo e inspeco 86Figura 29: Exemplo de uma ficha de registo 87Figura 30: Ficha individual e colectiva 89Figura 31: Reabilitao do Bairro delimitado pelo Largo do Colgio e Rua e Travessa de Santana,

Porto [CMP, 1998] 90Figura 32: Processos de regenerao urbana e sistema de planeamento 92

aptulo nforma o e invent rio so re o edifi ado da ai a de oim ra 97Figura 33: Nvel de inspeco e classificao do edificado 101Figura 34: Indicadores de acessibilidade, tipo de implantao e edifcios em situao de runa 102Figura 35: Dados sobre a altura e nmero de pisos dos edifcios 103Figura 36: Espaos comuns e fachadas com aberturas 104Figura 37: Avaliao da compartimentao interior e possibilidade de alterao dos espaos 104Figura 38: Visualizao pelo interior e inclinao das coberturas 106Figura 39: Avaliao do nmero de guas e geometria da cobertura 106Figura 40: Tipo de revestimento das coberturas 107Figura 41: Tipo de suporte das coberturas 108Figura 42: Tipo de revestimento e suporte das coberturas por zonas 108Figura 43: Identificao de coberturas em beto armado 109Figura 44: Anomalias em coberturas 110Figura 45: Anomalias associadas a problemas de infiltrao, rufagem e uso excessivo de argamassa 110Figura 46: Anomalias em coberturas: a) Revestidas em telha cermica; b) Outros tipos de

revestimentos 111Figura 47: Indicadores do estado de conservao das coberturas 111Figura 48: Tipo de parede e revestimento 113Figura 49: Tipo de parede e revestimento por zona 114Figura 50: Indicadores acerca da espessura das paredes de fachada 115Figura 51: Anomalias em paredes de fachada 115Figura 52: Grupos de anomalias em paredes de fachada (fissurao, humidade e outros) 116Figura 53: Anomalias em paredes de fachada em funo da altura dos edifcios 117Figura 54: Indicadores do estado de conservao das paredes de fachada 118Figura 55: Tipo de estrutura de suporte e revestimento dos pavimentos 119Figura 56: Tipo de estrutura de suporte e revestimento dos pavimentos por zonas 120Figura 57: Edifcios com pavimentos em beto armado 121Figura 58: Singularidades dos pavimentos 121Figura 59: Anomalias por tipo de revestimento dos pavimentos 122Figura 60: Indicadores do estado de conservao dos pavimentos elevados 123

xxvi

ndices

Figura 61: Tipologia estrutural dos edifcios por altura 125Figura 62: Configurao do piso trreo 125Figura 63: Aces das coberturas sobre as paredes 126Figura 64: Anomalias estruturais em paredes resistentes 126Figura 65: Anomalias em pavimentos de madeira 127Figura 66: Indicadores do estado de conservao geral dos edifcios 127Figura 67: Classificao dos edifcios e posicionamento relativo na malha urbana 129Figura 68: Meios de deteco, extino e evacuao e situaes de risco 129Figura 69: Existncia de instalaes sanitrias e iluminao natural 130Figura 70: Compartimentos interiores 131Figura 71: Materiais das redes de abastecimento e drenagem 132Figura 72: Materiais da tubagem da rede de aquecimento de gua 133Figura 73: Ligaes e caractersticas das redes de drenagem predial (pluvial e domstica) 133Figura 74: Anomalias em redes de drenagem de guas residuais 134Figura 75: Anomalias das redes de abastecimento de gua 135Figura 76: Conforto trmico de Vero e Inverno 136Figura 77: Fontes de rudo e reforo acstico 137Figura 78: Materiais de caixilharia e tipo de envidraado 138Figura 79: Anomalias na zona dos vos 138Figura 80: Anomalias em paredes interiores 139Figura 81: Anomalias em tectos 139Figura 82: Tipo de intervenes sobre o edificado 140Figura 83: Aces de interveno sobre as coberturas, estruturas resistentes e instalaes 141

aptulo ara teri a o onstrutiva do edifi ado da ai a de oim ra 145Figura 84: Alvenarias irregulares de pedra calcria na Baixa de Coimbra 147Figura 85: Tipo de assentamento e aparelho das alvenarias de pedra irregular [MRRP, 2001] 148Figura 86: Seco transversal das paredes de pedra 148Figura 87: Paredes de alvenaria com estrutura de madeira 149Figura 88: Alvenaria com prumos de madeira distanciados cerca de 60cm na vertical em paredes

meeiras 150Figura 89: Outras solues observadas 150Figura 90: Uso de tirantes 151Figura 91: Cunhais e ligao entre paredes ortogonais 152Figura 92: Fissurao por assentamento diferencial 153Figura 93: Fissurao por assentamento (edificao vizinha, parede meeira) 153Figura 94: Fissurao vertical junto ao cunhal 154

xxvii


Figura 95: Fissurao devido a impulso horizontal da cobertura sobre a parede 154Figura 96: Fissurao por falta de contraventamento e/ou ligao de paredes 155Figura 97: Desligamento dos revestimentos 155Figura 98: Concentrao de tenses por desalinhamento de aberturas 156Figura 99: Abaulamento da parede 156Figura 100: Esmagamento localizado (fragilizao localizada na parede) 157Figura 101: Deteriorao dos elementos de madeira 157Figura 102: Desagregao local da alvenaria 158Figura 103: Exemplos de outros problemas em paredes de fachada em alvenaria 159Figura 104: Seco e corte de peas de madeira [Teixeira, 1998] 162Figura 105: Outros tipos de pavimento: a) Arco em tijolo; b) Abbada nervurada; c) Abbada simples;

d) Vigas em ferro e abbadas em tijolo 163Figura 106: Pavimentos em madeira na Baixa de Coimbra 164Figura 107: Ligaes entre pavimentos e paredes 165Figura 108: Ligaes com elementos metlicos 166Figura 109: Pregos de ferro forjado 166Figura 110: Reforo de pavimentos de madeira 167Figura 111: Deformao excessiva 168Figura 112: Interrupo de elementos estruturais e introduo de carga excessiva 168Figura 113: Apodrecimento e fragilizao (infiltraes) 169Figura 114: Ataque xilfago e degradao biolgica da madeira 169Figura 115: Deformaes associadas deformabilidade da caixa de escadas e introduo de carga

adicional 170Figura 116: Outros problemas dos pavimentos de madeira 171Figura 117: Exemplos de coberturas observadas na Baixa de Coimbra 173Figura 118: Geometria e constituio da estrutura de suporte das coberturas da Baixa de Coimbra 174Figura 119: Ligaes entre elementos da estrutura das asnas de cobertura (samblagens e ferragens) 174Figura 120: Vistas areas da Baixa de Coimbra 175Figura 121: Revestimentos de coberturas inclinadas: a) Cobertura em telha tipo canudo com

assentamento do tipo valladio; b) Heterogeneidade de solues; c) Coberturas comcuidados exclusivos na zona corrente 175

Figura 122: Exemplos de solues de revestimentos de coberturas inclinadas na Baixa de Coimbra 176Figura 123: Uso de subtelha 177Figura 124: Exemplos de sistemas de reforo observados na Baixa de Coimbra 177Figura 125: Deformabilidade excessiva da estrutura de suporte da cobertura 178Figura 126: Ataque xilfago e degradao biolgica dos elementos de suporte em madeira da

cobertura 179

xxviii

ndices

Figura 127: Fragilizao das ligaes e zonas de apoio nas paredes 179Figura 128: Infiltraes e apodrecimento (aco da chuva) 180Figura 129: Outras anomalias das coberturas 181

aptulo Ensaios de ara teri a o me ni a das alvenarias tradi ionais da ai a de oim ra 187

Figura 130: Localizao dos nove ensaios realizados (seis edifcios) 188Figura 131: Localizao da zona estudada das paredes com macacos planos (1, 2, 3 e 8) 189Figura 132: rea de contacto entre o macaco e a parede: exemplo de ensaios 192Figura 133: Ensaio simples: macaco plano semi-rectangular, abertura do rasgo e medio entre

miras 192Figura 134: Resultados do ensaio simples 6: a) Evoluo dos deslocamentos nos alinhamentos; b)

Evoluo dos deslocamentos relativos em cada alinhamento e valor inicial estimado naobteno da tenso instalada 194

Figura135: Resultados do ensaio simples 9: a) Evoluo dos deslocamentos nos alinhamentos; b) Evoluo dos deslocamentos relativos em cada alinhamento e valor inicial estimado naobteno da tenso instalada 195

Figura 136: Zonas fragilizadas 197Figura 137: Esquema do ensaio duplo e monitorizao da distncia entre miras 199Figura 138: Constituio das paredes: janelas de ensaio 200Figura 139: Registos em termos de tenso-extenso nos ensaios duplos 2 e 4 201Figura 140: Relaes tenso-extenso mdia obtidas a partir dos resultados dos ensaios duplos 1 a

9 202Figura 141: Curvas de tenso-extenso mdias obtidas a partir dos resultados dos ensaios duplos

(todos os ensaios, 1 a 9) 204Figura 142: Curvas de tenso-extenso mdias obtidas a partir dos resultados dos ensaios duplos

(ensaios 2, 3, 6 e 7) 205Figura 143: Curvas de tenso-extenso mdias obtidas a partir dos resultados dos ensaios duplos

(ensaios 4, 5 e 9) 205Figura 144: Curvas de tenso-extenso mdias obtidas a partir dos resultados dos ensaios duplos

(ensaios 1 e 8) 206Figura 145: Correlao entre o mdulo de elasticidade obtido a partir dos ensaios e o valor obtido

com a expresso do EC6 [CEN, 2005] 208Figura 146: Lei de comportamento bilinear (melhor ajuste aos resultados dos ensaios 2, 3, 6 e 7) 209Figura 147: Relaes entre resultados obtidos para as paredes ensaiadas: a) e b) Coeficientes de

segurana e a tenso instalada; c) e d) Tenso mxima atingida nos ensaios e aconstituio das paredes de alvenaria 211

xxix


aptulo Avalia o da vulnera ilidade ssmi a 217Figura 148: Sistematizao dos aspectos a considerar na avaliao do risco ssmico [Vicente et a

2005c] 217Figura 149: Esquema para a avaliao do risco ssmico de uma tipologia construtiva de

vulnerabilidade [Campos Costa, 2004] 221Figura 150: Processo de obteno de cenrios de risco 223Figura 151: Principais componentes de um Sistema de Informao Geogrfica 225Figura 152: Exemplos do uso de um SIG: a) Representao espacial de informao [ArcGis 9.2,

2005]; b) Instrumento de planeamento [CML, 2005] 226Figura 153: Placas tectnicas [BR, 2007] 227Figura 154: Carta de intensidades mximas [IM, 2007] 228Figura 155: Extracto da carta neotectnica de Coimbra [IDAD, 2003] 229Figura 156: Localizao das sondagens e o de uma sondagem efectuada IPN [2003] 231Figura 157: Mecanismos de colapso parciais [Ortigia, 2000] 234Figura 158: Relaes possveis entre os nveis de avaliao da vulnerabilidade ssmica 235Figura 159: Exemplos de mecanismos de colapso [Lang, 2002] 238Figura 160: Campos de aplicabilidade dos mtodos de anlise da vulnerabilidade ssmica 245Figura 161: Exemplos de curvas/funes de vulnerabilidade, Lang [2002] e Ypez et a . [1995] 250Figura 162: Exemplo de curvas de fragilidade [ASER, 2006] 251Figura 163: Processo de estimativa de danos e avaliao de perdas 253Figura 164: Permetro do projecto, zonamento e edificado urbano 254Figura 165: Plataforma de gesto entre a base de dados e o SIG 255Figura 166: Ficha de avaliao do ndice de vulnerabilidade 257Figura 167: Parmetro P12 - Tipo de cobertura 259Figura 168: Distribuio das classes de cada parmetro usado no clculo de 260Figura 169: Funes de vulnerabilidade: a) Funo qualitativa trilinear [Grimaz et a , 1996]; b)

Funes de vulnerabilidade propostas por Benedetti e Petrini [1984] 262Figura 170: Matriz de probabilidade de dano: a) Definio de quantidades na escala EMS-98

[Grnthal, 1998]; b) Matriz de distribuio de dano da escala EMS-98 [Grnthal, 1998]para edifcios da classe de vulnerabilidade A 264

Figura 171: Correlaes entre o ndice de dano e o grau de dano mdio das diferentes propostas 267Figura 172: Confronto das curvas de vulnerabilidade do GNDT II e a metodologia macrosssmica 268Figura 173: Parmetros modificadores do ndice de vulnerabilidade e respectivos valores de

pontuao 270Figura 174: Distribuio do ndice de vulnerabilidade (considerando 697 e 410 edifcios): a)

Histograma; b) Curva gaussiana normal ajustada 272Figura 175: Mapeamento da vulnerabilidade estimada do edificado 273

xxx

ndices

Figura 176: Mapeamento da vulnerabilidade do edificado (


Figura 206: Curvas de fragilidade e distribuio de dano para um deslocamento espectral d 313Figura 207: Relao da tipologia com o mecanismo de comportamento 315Figura 208: Modelo de barra encastrada 316Figura 209: Distribuio de rea das paredes em altura (2 configuraes) 320Figura 210: Modo linear 322Figura 211: Modo tipo soft-store 324Figura 212: Definio dos estados limite de dano 328Figura 213: Distribuies associadas aos estados limite de dano 329Figura 214: Desenvolvimento em srie de a or para a definio dos momentos estatsticos dos

parmetros que influenciam a curva de capacidade 332Figura 215: Edifcio analisado (representativo dos edifcios da Baixa de Coimbra) 335Figura 216: Propagao da incerteza sobre a definio da curva de capacidade e dos estados de

dano devido variabilidade dos parmetros h, Ex, Ey, Dx, Dy, q,Wk, J e 337Figura 217: Propagao da incerteza devido influncia simultnea de todos os parmetros de

natureza incerta 338Figura 218: Avaliao da resposta do edifcio 339Figura 219: Curvas de fragilidade e distribuio de dano 340Figura 220: Processo de construo diacrnico e interaco entre edifcios [adaptado de Ortigia,

2000] 341Figura 221: Geometria dos agregados e aspectos que influenciam a sua vulnerabilidade 343Figura 222: Influncia da interaco nos mecanismos de dano e colapso local [Ortigia, 2000] 343Figura 223: Influncia da interaco nos mecanismos de dano [adaptado de MRRP, 2001] 344Figura 224: Relao da tipologia dos edifcios que constituem o agregado com o mecanismo de

comportamento 346Figura 225: Direces consideradas na anlise da avaliao dos agregados 346Figura 226: Procedimento mecnico utilizado na avaliao de um agregado e dos edifcios

constituintes 347Figura 227: Construo da curva global us o er simplificada 348Figura 228: Construo da curva bilinear equivalente caso a) 349Figura 229: Construo da curva bilinear equivalente caso b) 350Figura 230: Curvas fora-deslocamento e o nvel de desempenho associado a cada edifcio 351Figura 231: Agregado de edifcios analisado 353Figura 232: Curvas de capacidade no formato ADRS e curvas de comportamento ao nvel do rs-do-

cho para os 4 edifcios (na direco ) 354Figura 233: Curva de comportamento do agregado e curva equivalente bilinear (na direco ) 354Figura 234: Curva de capacidade equivalente do agregado na direco 355Figura 235: Avaliao da resposta do agregado para uma aco ssmica (PGA=0.20 e solo tipo C) 355

xxxii

ndices

Figura 236: Avaliao do ponto de desempenho do agregado considerando um mecanismo decomportamento uniforme para uma aco ssmica (PGA=0.20g e solo tipo C) 356

Figura 237: Avaliao do nvel de dano para cada edifcio na direco XX para a aco ssmica(PGA=0.20g e solo tipo C) 357

Figura 238: Avaliao do ponto de desempenho para cada edifcio na direco 357Figura 239: Distribuies de dano na direco : a) Histograma de distribuio; b) Comparao das

distribuies de dano 358Figura 240: Distribuio de dano para os quatro edifcios na direco e para os dois mecanismos

de comportamento considerados. 359Figura 241: Curva de fragilidade e cenrio de dano para diferentes tipos de solo 359Figura 242: Distribuies de dano para a anlise na direco para os dois mecanismos de

comportamento 360Figura 243: Envolvente da distribuio de dano global para ambas as direces, e 360Figura 244: Distribuies de dano global 362

aptulo Avalia o do omportamento de agregados de edif ios om re urso modela onum ri a 367Figura 245: Permetro da Baixa de Coimbra e localizao do agregado de quatro edifcios em estudo 370Figura 246: Alados, planta do rs-do-cho e fachadas dos quatro edifcios 371Figura 247: Detalhes construtivos dos edifcios antigos 371Figura 248: Modelo tridimensional global dos quatro edifcios (paredes, pavimentos e coberturas) 373Figura 249: Equipamento utilizado sismgrafo 378Figura 250: Ensaios dinmicos: a) Transformada de ourier do registo das aceleraes para os

pontos de medio S2 e S3 nas 3 direces; b) Frequncias naturais estimadas a partirdos espectros de potncia na direco transversal da parede 379

Figura 251: Geometria da estrutura e modos de vibrao 380Figura 252: Esquema das solues de reforo estudadas 382Figura 253: Modos de vibrao e frequncias naturais (estrutura original e estruturas reforadas) 384Figura 254: Sensibilidade da resposta estrutural em funo da rigidez dos diafragmas horizontais 385Figura 255: Fissurao observada e distribuio das tenses principais para cargas verticais 386Figura 256: Fissurao observada e distribuio de tenses principais de traco superiores a 50kPa

para as cargas verticais 387Figura 257: Distribuio das tenses principais mximas (V1>50kPa) em funo da soluo de

reforo na fachada N-E dos quatro edifcios 388Figura 258: Perfis de deslocamento lateral segundo no ponto de controlo P1 390Figura 259: Perfis de deslocamento lateral segundo no ponto de controlo P2 391Figura 260: Perfis de deslocamento lateral segundo no ponto de controlo P5 392

xxxiii


Figura 261: Perfis de deslocamento lateral nos pontos de controlo P2, P3 e P4 393Figura 262: u ti-ob ecti e erformance Based e abi itation [adaptado de FEMA 356, 2000] 394Figura 263: Deformao entre pisos (drift) para os pontos P1, P2 e P5 395Figura 264: Eficincia das solues de reforo estudadas 398Figura 265: Modelao de estruturas de alvenaria com macroelementos [TREMURI, 2007] 403Figura 266: Modelo 3D e representao dos ns 2D e 3D [TREMURI, 2007] 404Figura 267: Esquema dos ns 2D e 3D e partilha de cargas pelas paredes [Galasco et a , 2006] 404Figura 268: Danos no plano das paredes de alvenaria [Lagomarsino, 2007; Galasco, 2005] 405Figura 269: Modelo cinemtico do macroelemento desenvolvido por Gambarotta e Lagomarsino

[1997] 406Figura 270: Macroelemento bilinear [Galasco, 2005] 406Figura 271: Modos de rotura de paredes de alvenaria no seu plano: a) exura -roc in ; b) ear-

s idin ; c) Dia ona crac in s ear [Magenes e Calvi, 1997] 407Figura 272: Comparao de critrios de resistncia para a alvenaria 409Figura 273: Comparao das anlises us o er e envolvente de resultados das anlises dinmicas

para um edifcio em beto armado com 8 pisos [Antoniou e Pinho, 2004] 410Figura 274: Modelo estrutural 3D desenvolvido: a) Modelo global; b) Pavimentos e elementos

lineares (vigas, pilares e lintis em beto armado) 411Figura 275: Exemplo de uma janela de dilogo no programa TREMURI [2007] 412Figura 276: Agregado analisado nas duas direces independente 413Figura 277: Curvas us o er obtidas para as duas anlises com imposio de foras (n 8 e n 51) e

mdia de deslocamentos cota do primeiro piso (3.65m) 414Figura 278: Comparao de curvas fora-deslocamento: a) Confronto das curvas us o er do

modelo numrico e mecnico; b) Confronto aps a correco da curva dada pelo modelomecnico 418

Figura 279: Confronto das curvas de capacidade (no formato ADRS) para a direco 419Figura 280: Curvas us o er obtidas para as duas anlises com imposio de foras (n 62 e n 70)

e, mdia de deslocamentos cota do primeiro piso (3.65m) 420Figura 281: Comparao de curvas fora-deslocamento: a) Confronto das curvas us o er do

modelo numrico e mecnico; b) Confronto aps a correco da curva dada pelo modelomecnico 421

Figura 282: Confronto das curvas de capacidade (no formato ADRS) 421

xxxiv

ndices

E E A E A

aptulo ro esso de ea ilita o r ana a es e estrat gias de interven o 13Tabela 1: Caracterizao e evoluo do parque habitacional [INE, 2003] 17Tabela 2: Fogos construdos por tipo de promotor 20Tabela 3: Evoluo das estratgias de poltica urbana, adaptada de Sthr [1992] e Lichfield

[1992] 44Tabela 4: Identificao de fraquezas e oportunidades 46Tabela 5: Princpios bsicos de um processo de inspeco e registo 62Tabela 6: Sntese de Cartas, Convenes, Declaraes, Resolues e Recomendaes

Internacionais 65Tabela 7: Fases da interveno [Cias e Loureno, 1998] 77Tabela 8: Dispositivos de ensaio e tcnicas para inspeco de edifcios antigos [Cias e

Loureno, 1998] 78

aptulo nforma o e invent rio so re o edifi ado da ai a de oim ra 97Tabela 9: Critrio de actualizao de informao 99Tabela 10: Resultados da ficha A - Identificao do edifcio 100Tabela 11: Resultados da ficha B1 Avaliao das coberturas 105Tabela 12: Resultados da ficha B2 Avaliao das paredes de alvenaria 112Tabela 13: Resultados da ficha B3 Avaliao dos pavimentos 119Tabela 14: Resultados da ficha C Qualidade e segurana do sistema estrutural 124Tabela 15: Resultados da ficha E3 Condies de segurana contra incndio 128Tabela 16: Resultados da ficha D1 Condies de ventilao, salubridade e iluminao 130Tabela 17: Resultados da ficha E1 Redes de distribuio de gua e drenagem 131Tabela 18: Resultados da ficha D2 Condies trmicas e acsticas 135Tabela 19: Resultados da ficha B4 Avaliao das paredes interiores, vos e tectos 137

aptulo ara teri a o onstrutiva do edifi ado da ai a de oim ra 145Tabela 20: Tipos de madeira [Mateus, 2007; Cruz et a , 2007] 161

aptulo Ensaios de ara teri a o me ni a das alvenarias tradi ionais da ai a de oim ra 187

Tabela 21: Localizao e zona das paredes de alvenaria ensaiadas 190Tabela 22: Tenso estimada nos nove ensaios realizados 196Tabela 23: Coeficientes de correco, a e m para os ensaios simples 197Tabela 24: Coeficientes de correco, a e m para os ensaios duplos 199

xxxv


Tabela 25: Localizao e constituio das paredes de alvenaria ensaiadas 200Tabela 26: Principais resultados dos ensaios duplos 1 a 9 203Tabela 27: Valores dos diferentes mdulos de elasticidade 207Tabela 28: Resultados dos ensaios: tenso de rotura e mdulo de elasticidade 209Tabela 29: Valores de tenso obtidos nos ensaios e relaes entre estes 210Tabela 30: Valores de tenso de rotura e mdulo de elasticidade obtidos por outros autores 211

aptulo Avalia o da vulnera ilidade ssmi a 217Tabela 31: Sismos sentidos no distrito de Coimbra e arredores desde 1996 [IM, 2007] 229Tabela 32: Definio das classes de vulnerabilidade das construes segundo a escala MSK

[1962]. 246Tabela 33: A definio da classe de vulnerabilidade do tipo de classificao MSK [Molise, 2002]. 247Tabela 34: Definio das classes de vulnerabilidade segundo o EMS-98 [adaptado de Grnthal,

1998] 247Tabela 35: Forma da matriz de probabilidade de dano [Lang, 2002] 249Tabela 36: Exemplo de matriz de probabilidade condicional de dano para o caso de Lisboa

[Giovinazzi, 2005] 249Tabela 37: ndice de vulnerabilidade proposto ( ), parmetros que o definem e respectivos pesos

associados 257Tabela 38: Correlao entre graus de dano mdio e ndice de dano econmico de diversos

autores 266Tabela 39: Correlao entre o ndice de vulnerabilidade dos dois procedimentos 268Tabela 40: ndice de vulnerabilidade, ,m dio, classificao da classe de vulnerabilidade e tipologia

estrutural 271Tabela 41: Definio geral dos quatro nveis do grau de confiana 280Tabela 42: Resultados da estimativa de colapsos e edifcios inutilizveis 290Tabela 43: Resultados da estimativa de mortos, feridos graves e desalojados 293

aptulo Avalia o da vulnera ilidade aseada em modelos me ni os 301Tabela 44: Parmetros envolvidos na definio das curvas de capacidade simplificadas

(bilineares) 325Tabela 45: Grau de dano para edifcios em alvenaria [adaptado de Grnthal, 1998] 327Tabela 46: Resultados do tratamento de E 339Tabela 47: Definio dos estados limite de dano 351

xxxvi

ndices

aptulo Avalia o do omportamento de agregados de edif ios om re urso modela o num ri a 367Tabela 48: Propriedades mecnicas adoptadas para os materiais do modelo linear elstico 375Tabela 49: Comparao de frequncias (medida e calculada) 379Tabela 50: Propriedades dos materiais considerados nas aces de reforo 381Tabela 51: Valores de drift em paredes de alvenaria obtidos em ensaios 396Tabela 52: Estimativa do valor patrimonial dos edifcios estudados e custo das trs aces de

reforo 397Tabela 53: Propriedades mecnicas adoptadas para os materiais do modelo desenvolvido no

TREMURI 411Tabela 54: Principais diferenas entre a metodologia mecanicista e as anlises us o er 415

xxxvii

ndices

LISTA DE SM

Em alguns casos o mesmo smbolo representa diferentes variveis ou constantes, uma vez, que tendoorigens diversas se tentou respeitar as nomenclaturas originais, excepto quando da pudesse resultar menorclareza na interpretao do texto.

a, b Constantes na expresso da lei de Guagenti e Petrini [1989]a, b, t , r Parmetros da funo de distribuio betaa0 Quociente entre a rea mnima de entre as duas direces e a rea em planta do edifcioag Valor de acelerao do solo [OPCM 3274, 2003]A, B, C, D Classes de vulnerabilidade dos parmetros na definio do ndice de vulnerabilidade, IvA rea do painel de parede (na definio de um coeficiente de reduo da rigidez pelo

contributo da flexo)Adir,i, rea de paredes resistentes em cada direco (XX ou YY), ao nvel do piso iAdir,N rea resistente do ltimo piso na direco dirAi rea de parede resistenteAp rea em planta do edifcioAmx rea mxima de parede resistente de entre as duas direces em plantaAmn rea mnima de parede resistente de entre as duas direces em plantaAt rea em planta do edifcioAu Capacidade ltimaAy, Ay,dir Capacidade de cedncia/Resistncia da estrutura (na direco dir)Axi,j rea de um painel genrico, j, com dimenses mdias dos painis de alvenaria

resistente nesta direco x, ao nvel i (somatrio da rea de todos os painis dealvenaria ao nvel do piso i, 6jAxi,j= Axi)

A1 rea resistente em corte ao nvel da base das paredes, do piso trreob Largura do painel (coeficiente na reduo da rigidez pelo contributo da flexo)

Coeficiente definido de acordo com a relao altura (h) e o comprimento (l) da parede(b=h/l; com 1b1.5)Coeficiente correctivo associado distribuio de tenso em funo da esbelteza daparede, assumido como hlL em que, h a altura do pano de parede.

C Coeficiente de intensidade ssmica (definio da fora ssmica, D.M. 16.01.1996)Cconv Resistncia convencional do edifcioCov [ ] Operador de covarinciaCu Resistncia ao corte no drenado do soloCvi Pontuao para cada classe de vulnerabilidade de cada parmetro no clculo do Iv

viC Classe de vulnerabilidade mdia do parmetro, i

xxxix

Estratgias e metodologias para intervenes de reabilitao urbana

Di, d Nvel ou grau de dano iDeslocamento correspondente a 0.7xFmax (na definio da curva de comportamentoglobal do agregado)

d* Deslocamento correspondente ao ponto de cedncia (na definio da curva decomportamento bilinear global do agregado)

de ndice de dano econmicodi Deslocamento de determinado piso ou nvel (na estimativa da forma modal assumida no

modelo mecnico)dsk Estado de danodu Deslocamento ltimo correspondente a uma degradao de 20% da resistncia mximaDu Deslocamento associado capacidade ltima.dyi Distncia entre o centro de rigidez e a parede na direco x mais afastada [Linee Guida,

2006]Dy Deslocamento associado capacidade de cednciae Espessura da paredeeyi Excentricidade do centro da rigidez em relao ao centro de massa (estimada ou

calculada) [Linee Guida, 2006]E Exposio ou valor dos elementos em riscoE, E0 Mdulo de elasticidade inicialEC Estado de conservaoEsec30% Mdulo de elasticidade secante, para o valor de 30% da tenso de roturaEsec30-60% Mdulo de elasticidade secante, entre os 30% e 60% da tenso de rotura (retirado da

curva tenso-extenso)Esecrotura Mdulo de elasticidade secante na roturaEtanrotura Mdulo de elasticidade tangente na roturaE, M, B, A Graus de confiana dos parmetros na definio do ndice de vulnerabilidade, IvE [ ] Valor esperado de [ ]E1, E2 O mdulo de elasticidade na direco principal (vigamento resistente) e na direco

perpendicular dos pavimentos do elemento finito membrana de 3 ou 4 ns (no mbito doprograma TREMURI)

EJ(z) Rigidez de flexof Frequnciafd Factor de danofh Resistncia compresso da alvenaria na direco horizontal no plano da

parede, , (clculo do momento ltimo do lintel)h. f h tu u0 85fk Resistncia compresso caracterstica da alvenaria

d

xl

ndices

fm Tenso resistente em compresso mdia da alvenaria (expresso que define o momentoltimo)

fsd Funo de densidade de probabilidadeft Tenso resistente em compresso diagonal (critrio de resistncia ao corte de Turnek e

aovi, 1971)fu Tenso de rotura do ao (tirantes)fv Resistncia ao corte da alvenaria (critrio de resistncia ao corte de Mohr-Coulomb)fv0 Resistncia ao corte da alvenaria para tenso normal nulafyd Tenso de cedncia do ao (tirantes)F, Fs ForaF* Fora correspondente resistncia mxima na definio da curva de comportamento

bilinearFFT Fast Fourier TransformFmx Fora mxima da curva de capacidade globalFy Nvel de fora lateral associado capacidade de cednciag.d.l. Graus de liberdadeG Mdulo de corte/distoroGA(z) Rigidez de corteGk Carga permanente que contempla o peso prprio da construo (elementos estruturais e

no estruturais)G, G12 Rigidez de corte dos elementos de membrana que definem o pavimento e influenciam a

repartio de foras horizontais entre paredes no mbito do programa TREMURI

h Altura do painel (coeficiente na reduo da rigidez pelo contributo da flexo)Altura da seco (critrio de resistncia ao corte de Turnek e aovi, 1971)Altura mdia entre pisosAltura do elemento interno do macroelementoN

h0 Distncia entre pavimentos ou pavimento/cobertura eficientemente ligados s paredesH, He, h Perigosidade ssmicaH, Htotal Altura total Hp Valor mnimo de entre a tenso resistente em traco (clculo do momento ltimo do

lintel)I Intensidade macrosssmica (MCS ou MSK)

Coeficiente de proteco (definio da fora ssmica, D.M. 16.01.1996)I(EMS-98) Intensidade definida na escala macrosssmica EMS-98 [Grnthal, 1998]Iv* ndice de vulnerabilidade, Iv* , variando entre 0 e 650Iv ndice de vulnerabilidade normalizado, variando no intervalo entre 0 e 100 (soma

ponderada normalizada)

xli


vI ndice de vulnerabilidade obtido da anlise detalhada da primeira fase de avaliao.Iv,mdio ndice de vulnerabilidade mdio para os 679 edifciosJi Momento de inrcia das paredes resistentes na direco consideradak Coeficiente correctivo indicado nos documentos de aplicao nacional [OPCM 3274,

2003]K*, k* Rigidez generalizada de um sistema equivalente de 1 g.d.l.ka Constante que traduz a relao entre a rea do macaco e a rea do rasgo (de acordo

com a norma ASTM C1197-91 [1991])ki Rigidez (na estimativa da forma modal assumida no modelo mecnico)km Constante que reflecte a rigidez do macaco plano e o atrito do sistema hidrulico,

determinada no procedimento de calibrao (de acordo com a norma ASTM C1197-91[1991])

kmod Rigidez modificada dos diafragmas horizontais (no mbito do estudo da sensibilidade daresposta estrutural, em funo da rigidez dos diafragmas horizontais)

koriginal Rigidez original dos diafragmas horizontais (no mbito do estudo da sensibilidade daresposta estrutural em funo da rigidez dos diafragmas horizontais)

k(corte+flexo) Rigidez total (rigidez de corte + rigidez de flexo), (na definio do coeficiente nareduo da rigidez pelo contributo da flexo)

l Largura do painel de parede (expresso que define o momento ltimo)l, x, x Distncias no mbito da definio de partilha de carga do programa TREMURI

l ' Comprimento da seco comprimida do painel de alvenariaL Comprimento da parede

Mxima distncia entre paredes transversaisL,l Perdas de determinada naturezaLf Distncia final medida entre pontos de controloLi Distncia inicial medida entre pontos de controlom, m(z) Massami Massa concentrada mi relativa a cada i-simo piso cota zimt Massa total

*jm Massa generalizada do edifcio, j

m* Massa equivalente do sistema estruturalM Funo marginalM Varivel normalizadaMi, Mj Momento no n i, j Mu Momento ltimo (estado limite de flexo)M* Massa generalizada de um sistema equivalente de 1 g.d.l.MPD Matriz de probabilidade de dano

xlii

ndices

[M]rnd Contribuio associada natureza aleatria da varivel (rnd) no clculo do desviopadro da varivel M ou funo de fragilidade

[M]par Contribuio associada incerteza dos parmetros (par) no clculo do desvio padro davarivel M ou funo de fragilidade

[M]H Contribuio associada ao erro do modelo (H) no clculo do desvio padro da varivel M ou funo de fragilidade

npj Nmero de pisos do edifcio, jN Nmero de pisosNi, Nj Esforo axial (formulao do macroelemento)Nmxi Nmero de painis de alvenaria resistentes na direco, x, do nvel do piso iNSPT Numero de pancadas do ensaios de penetrao SPT O, OI, PV, C Nveis de desempenho: Operacionalidade, Ocupao Imediata, Proteco de Vida,

Colapsop Presso medida no manmetro da bomba que pressuriza os macacos

Pendente do terreno p xE Funo de densidade de probabilidade da distribuio beta

pi Peso de cada parmetro no clculo do IvP Permetro do agregado (na definio do parmetro P5 do ndice de vulnerabilidade do

agregado)Pi, P(), pi Probabilidade do acontecimento ( ) e probabilidade do acontecimento ipm Peso especfico da alvenariaps Peso por unidade de rea de pavimentoP[A=i |j] Probabilidade de um acontecimento A igual a i condicionada a uma varivel jPi Pontos de controlo dos perfis de deslocamentoPDF Funo de densidade de probabilidade (distribuio contnua beta)PGA Acelerao de pico do soloPMF Funo de probabilidade de massa (distribuio discreta binomial)P1,...,P14 Parmetro do ndice de vulnerabilidadeq Valor da carga horizontal nos pavimentos (correspondente combinao de carga

quase permanente)qi Carga vertical total ao nvel do piso iQ Factor de ductilidade da tipologia de construes (expresso do clculo do grau de dano

mdio)Qk Sobrecarga de utilizao regulamentar

xliii


R Risco ssmico absolutoCusto de reparao associado a um determinado nvel de dano na estimativa de custosde reparao para uma dada vulnerabilidadeCoeficiente de resposta (definio da fora ssmica, D.M. 16.01.1996)

R(P) Funo de vrios parmetros aleatrios PRP Factor de reduo da capacidade em funo da ductilidadeS Risco ssmico especfico

Factor do tipo de solo [OPCM 3274, 2003]Sa Acelerao espectralSay Acelerao espectral inelsticaSd Deslocamento espectralSae Acelerao espectral elsticaSde Deslocamento espectral elsticoSr Factor funo da importncia estrutural [OPCM 3274, 2003]

kd ,dsS Valor mdio do deslocamento espectral para o qual a estrutura, ou grupo de estruturas,atinge o limiar do estado de dano, dsk

Sdi ,Lsi Valor do deslocamento espectral para um determinado estado limite de dano iSd* Deslocamento espectral correspondente ao ponto de desempenho.

NVd ,iS Valores mdios nominais (o supracitado (NV) em cada estado de dano indica o valor

nominal) para os estados limite de dano, em funo de Dy e Dut Espessura do painel de parede (expresso que define o momento ltimo)

Intervalo de tempoT Altura da torre (na definio do parmetro P8 do ndice de vulnerabilidade)

Tempo de retornoT, Tdir Perodo fundamental elstico (na direco dir)Tc Perodo de transio do espectro de resposta entre o ramo de acelerao constante e o

ramo de velocidade constanteTi, Tj Esforo transversal Tu Resistncia ltima ao corte (critrio de rotura para o modo shear-sliding de Mohr-

Coulomb)Resistncia ltima ao corte (critrio de rotura para o modo diagonal shear cracking deTurnek e aovi)

ui, uj Deslocamento transversal n i e j (duas extremidades do macroelemento).V, Ve Vulnerabilidade ssmica.V Vulnerability index, da metodologia macrosssmica, variando entre 0 a 1 [Giovinazzi,

2005]V[ ] Varincia

xliv

ndices

Var [ ] Coeficiente de varinciaVi Fora de corte basalvs,30 Velocidade mdia de propagao das ondas tipo S (shear) no solo at uma profundidade

de 30 metrosW Peso total (definio da fora ssmica, D.M. 16.01.1996)Wei,j Pesos associados probabilidades do grau de dano, j para a estimativa de perdasY ,yi, yc, Valores de acelerao que definem a funo trilinear das curvas de vulnerabilidadeZi Zona de estudo da Baixa de Coimbrazi Cota relativa a cada i-simo piso D Valor normalizado da resistncia convencional. Quociente entre a resistncia

convencional e a fora ssmica mximaDdir Relao entre a rea em planta (Ap) e a rea de parede resistente na direco, dir, ao

nvel do ltimo piso (Adir,N)E Coeficiente de estrutura (definio da fora ssmica, D.M. 16.01.1996)E1, E2 Relaes geomtricas utilizadas na definio da classe de vulnerabilidade do parmetro

P8 do ndice de vulnerabilidade do edifcioE, Eds Desvio padro do logaritmo neperiano do deslocamento espectral para o estado de dano

dskEC Desvio padro lognormal da variabilidade da curva de capacidadeED Desvio padro lognormal da variabilidade do espectro da solicitao (valores adoptados

em HAZUS [1999]Edir Relao entre rea relativa das paredes na direco dir (XX ou YY) ao nvel do piso

trreo (Adir,1) e a correspondente ao ltimo piso (Adir,N)Edir,i Relao entre rea relativa das paredes na direco dir (XX ou YY) ao nvel do piso i

(Adir,i) e a correspondente ao ltimo piso (Adir,N)ET,ds Desvio padro lognormal da variabilidade associada com a definio dos limites dos

estados de dano, dsExi Coeficiente de irregularidade no plano para determinado nvel i na direco x [Linee

Guida, 2006]Q Coeficiente que assume valores entre 0 e 1 e permite contabilizar a influncia relativa de

corte e flexoGdir Coeficiente dependente da direco do vigamento de madeira no piso (varia entre 0 e 1)Gu Drift ltimo na definio do deslocamento ltimo, Du Drift ltimo (no mbito da definio do critrio de rotura do macroelemento bilinear)' Altura infinitesimal dos elementos de extremidade do macroelemento (M,O)'h Diferena de cota entre fundaes'Iv Somatrio dos valores dos parmetros modificadores

xlv


'M/M, 'A/A Variao de massa ou rea entre pisos consecutivos (na definio do parmetro P8)H Extenso mdia estimada

Coeficiente de fundao (definio da fora ssmica, D.M. 16.01.1996)HL Extenso lateralHR Erro inerente ao modelo de clculoHV Extenso vertical) Funo de distribuio normal (gaussiana) cumulativaI Rotao (interna do macrolemento)Ii Coeficiente do vector modalJ Peso especfico mdio da alvenaria

Coeficiente de distribuio da aco (definio da fora ssmica, D.M. 16.01.1996) Quociente entre a rea mnima e mxima (Amn /Amx)Jm Coeficiente de segurana em funo do tipo de alvenaria* Funo gamma* Factor de transformao de um sistema de N g.d.l. para um sistema equivalente de 1

g.d.l. Coeficiente de participao modal*global Factor de transformao global do agregado*j Factor de transformao do edifcio, ji, j, Rotao do n i e j (duas extremidades do macroelemento)N Varivel usada na simplificao do clculo do perodo fundamental TdirO Constante na definio do valor mdio nominal do estado limite de dano.P Factor de ductilidade

Coeficiente de atrito (critrio de resistncia ao corte de Mohr-Coulomb)PD Grau de dano mdio, definido de 0 a 5

DSP Valor de dano mdio obtido da distribuio probabilstica dos graus de dano DkPx Valor mdio da varivel xPxi Coeficiente que considera a homogeneidade da distribuio de rigidez e resistncia dos

painis de alvenaria numa determinada direco, x, ao nvel do piso i, [Linee Guida, 2006]

Q Coeficiente de Poisson

LiT e TUi Limite inferior e superior, respectivamente, do valor mdio do estado limiteVm Tenso (corrigida)V0 Tenso normal vertical mdia instaladaVcedncia,Vced Tenso de cedncia estimada a partir do registo do ensaio duploVc Resistncia compressoVinstalada,Vinst,Vi Tenso in-situ estimada pelo ensaio simples

xlvi

ndices

VIv Desvio padro da distribuio do ndice de vulnerabilidade mdio, Iv,mdioVn Tenso normal referente rea efectivaVt Resistncia tracoVltima,Vmxima,Vmx Tenso mxima/ltima atingida no ensaioV2x Varincia da varivel xV1 Tenso principal mximaWu Resistncia ao corte mxima (expresso constante na OPCM 3274 [2003])Wu Tenso resistente ltima em corteWk Valor caracterstico da tenso resistente ao corteW0 Tenso de corte inicial para tenso normal nula (critrio de resistncia ao corte de

Turnek e aovi, 1971)wi, wj Deslocamento axial n i e j (duas extremidades do macroelemento)\(z) Vector modal \i Vector de deslocamentos\si, \fi Componentes do modo de vibrao influenciada por corte e flexo, respectivamente\ 'si ''fi\ Componentes i-simas dos vectores da primeira e segunda derivada da deformao de

corte e flexo2 Coeficiente de combinao de carga quase permanente[ Amortecimento Coeficiente de reduo da resistncia que varia entre 0.8 e 1 e que penaliza a

resistncia ao corte em funo da resposta no-uniforme dos painis de alvenaria]xi Coeficiente est relacionado com o tipo rotura mais provvel dos painis de alvenaria

(1.0 se dominada pelo comportamento em corte e 0.8 no caso de ser por flexo) Operao de convoluo

xlvii

Captulo 1 Enquadramento, objectivos e organizao da dissertao

Captulo 1 Enquadramento, objectivos e organizao da dissertao

1.1 Enquadramento do tema 1.2 Objectivos 1.3 Organizao da dissertao

Ca tu o

En uadramento, o e tivos e organi a o da disserta o

. En uadramento do tema

A reabilitao urbana entende-se, no seu sentido mais lato, como um conjunto de aces tendentes recuperao e beneficiao de reas urbanas degradadas, dirigidas aos edifcios, ao espao pblico, sinfra-estruturas e/ou condio scio-econmica e cultural das populaes.

Desde a dcada de 70, em Portugal, tem-se assistido a intervenes de reabilitao em zonas histricasinseridas em tecidos urbanos de algumas cidades. Tm-se verificado diversos casos de sucesso emintervenes de reabilitao urbana, destacando-se os exemplos das zonas histricas de grandes cidadescomo o Porto, Lisboa, Guimares e vora. No entanto, as intervenes de reabilitao urbana actualmenteprogramadas, so ainda poucas, se comparadas com o nmero de ncleos urbanos degradados, verificando-se em certos casos a falta de qualidade de algumas intervenes, por estas serem executadas sem ter porbase uma estratgia de reabilitao adequada.

Num colquio promovido pela nited ations ducationa , cientific and Cu tura Organization, [UNESCO,1993], sobre os problemas ligados modernizao dos centros urbanos, foram produzidas recomendaesde grande importncia na orientao de desenvolvimento de estratgias de renovao urbana, ao que seseguiram vrias experincias internacionais de relevo.

As aces de reabilitao em centros urbanos, so particularmente delicadas devido s suas condicionantes,das quais se destacam: as restries arquitectnicas, adaptabilidade a novas exigncias, compatibilidade desolues e ainda a avaliao do nvel de segurana estrutural antes e aps a interveno. Para alm destasdificuldades de salientar que os centros urbanos com ncleo histrico, tm geralmente pouca populaoresidente, muito envelhecida e com graves debilidades scio-econmicas, o que se reflecte directamente emnveis elevados de degradao dos edifcios, devido ao seu abandono. Esta realidade coabita com espaosde comrcio e servios que ocupam frequentemente os pisos inferiores dos edifcios, constituindo autnticasilhas de actividade nos centros urbanos.

As intervenes de reabilitao urbana assumem, normalmente, uma extenso e complexidade que obrigamna sua implementao definio de um modelo estratgico, estabelecendo uma sequncia de aces eobjectivos a atingir, num perodo de tempo necessariamente longo, podendo mesmo atingir vrias dcadas.A preparao de um processo de reabilitao urbana, requer a interveno de tcnicos das vrias reasrelacionadas com o espao urbano, nomeadamente com formao em planeamento, arquitectura,

3

Ca tu o 1 nquadramento, ob ecti os e or aniza o da disserta o

engenharia, sociologia, histria, arqueologia, etc. S a actuao concertada nas vrias reas mencionadaspoder dar origem a uma soluo sustentvel [Aguiar et a ., 1998]. A tendncia das aces de reabilitaourbana, vai no sentido de devolver aos centros urbanos histricos o seu papel original, como lugaresprivilegiados de habitao e lazer, assumindo de forma mais equilibrada a relao com as funes decarcter tercirio. Para que tal acontea, necessrio criar mecanismos de atraco de jovens que invertama tendncia de xodo e envelhecimento dos residentes dos centros histricos.

Apesar de se reconhecer ainda uma acentuada degradao do patrimnio edificado e importantesdebilidades scio-econmicas, assiste-se, hoje, a uma crescente consciencializao da sociedade para anecessidade da reabilitao deste patrimnio. O diagnstico de edifcios pode ser, por um lado, umaferramenta til na fase de planeamento da reabilitao de um conjunto de edifcios e, por outro, a sua utilizao imprescindvel para a obteno de respostas s questes concretas que se colocam a um projectista na reabilitao de um edifcio isolado. Neste contexto, atendendo s actuais tendncias deaumento significativo das aces de reabilitao urbana, importante desenvolver modelos, metodologias eferramentas de observao, registo e diagnstico de edifcios que permitam apoiar os projectistas,promotores imobilirios, proprietrios, decisores polticos, responsveis autrquicos, bem como todos os outros agentes envolvidos directa ou indirectamente no processo de reabilitao urbana, tendo emconsiderao a especificidade dos objectivos de cada interveniente.

De entre muitas aces concorrentes num processo de reabilitao urbana, a avaliao da vulnerabilidadessmica do edificado e do risco associado, considerada uma das mais importantes e indissocivel de umprocesso de reabilitao fsica do edificado. A ocorrncia de um sismo sempre associada a danos comimpacto humano e scio-econmico muito significativo, no entanto, as perdas culturais em termos de valoresarquitectnicos so particularmente irrecuperveis. A aplicao de estudos de vulnerabilidade em centrosurbanos deve considerar tanto os aspectos estruturais, como os funcionais e operativos, para que possamproporcionar informao til na preveno de riscos, no planeamento e ordenamento urbano. Noutro sentido,constituem uma importante ferramenta no apoio deciso em situaes de reabilitao ou at de demoliocontrolada parcial ou total.

Urge, assim, a necessidade de adequar e escolher criteriosamente as estratgias de interveno, tomandoem considerao, quer a escala de interveno, quer as suas diferentes fases e aces, nomeadamente nolevantamento e diagnstico e avaliao da segurana estrutural, at s fases finais de desenvolvimento deestudos e projectos-base.

4


. e tivos

Este trabalho de investigao faz uma contribuio essencial para a abordagem das estratgias emetodologias no mbito da reabilitao urbana. Os objectivos deste trabalho podem enquadrar-se em trsgrupos que se apresentam e discutem ao longo desta dissertao. Para melhor compreender os objectivos,bem como a forma como se relacionam e surgem sequencialmente, apresenta-se o esquema da Figura 1.

A temtica da Reabilitao Urbana

Centros histricos - situao actual

Necessidade imperativa de reabilitar e agir

Exemplos e experincias

Estratgia e metodologia

Tcnicas de inspeco e registo

Informao e inventrio sobre o edificado - Organizao da informao

- Anlise de resultados - Gesto de informao

Caracterizao do edificado - Construtiva e tecnolgica - Materiais utilizados - Anomalias

Ensaios de caracterizao mecnica

Ferramentas de gesto do edificado- Utilizao de um sistema SIG

Metodologias de avaliao da vulnerabilidade - Mtodo do ndice de vulnerabilidade

- Modelos mecnicos simplificados- Modelos numricos

Anlise de risco- Estimativa de dano fsico- Avaliao de perdas

Figura 1: Objectivos do trabalho de investigao desenvolvido

No primeiro grupo de objectivos (I) discute-se os seguintes aspectos (i, ii):

i) Identificao, anlise, sistematizao e discusso para a necessidade de reabilitar e desenvolvermetodologias adequadas interveno em edifcios antigos, situados em reas urbanas degradadas,propondo identificar as vrias aces concorrentes num processo de reabilitao e identificar modelosde levantamento, inspeco e diagnstico.

Neste estudo proposto um modelo de levantamento, registo e diagnstico do estado de conservao dosedifcios. Este modelo testado e aplicado ao processo de Renovao Urbana da Baixa de Coimbra,atendendo aos vrios objectivos parciais estabelecidos pelos vrios intervenientes. Desenvolveu-se umconjunto de aces que contribuem para a definio deste modelo de registo:

ii) Elaborao de um modelo de registo e coordenao de uma aco de diagnstico estruturada ecredvel, que justifique a utilizao dos meios mais eficazes nas diversas fases de um processo dereabilitao urbana e a identificao e tipificao construtiva/estrutural dos edifcios de centros urbanosantigos, das suas condies de degradao e principais problemas, apoiado no caso de estudo daBaixa de Coimbra. Foi criado um conjunto de fichas de levantamento e caracterizao das anomaliasdas construes antigas, que permite avaliar as condies de habitabilidade e salubridade, analisandoaspectos tcnicos e indicando as patologias de natureza estrutural e no-estrutural. A partir destes

5


levantamentos desenvolveu-se uma base de dados com toda a informao do edificado, de forma a apoiar o estudo de vulnerabilidade do mesmo. Com esta informao organizada, facilmenteestabelecer-se- um plano de interveno integrado, definindo metodologias adequadas sintervenes e hierarquizando as prioridades das intervenes ao nvel do edifcio ou do quarteiro. A informao constante na base de dados uma ferramenta que contribui para a optimizao desteprocesso, identificando necessidades de reabilitao, cenrios de risco e estimativa de custos no apoioa decisores polticos, projectistas e proprietrios dos imveis.

De forma sequencial, o segundo grupo de objectivos (II) debrua-se sobre os seguintes aspectos (iii, iv e v):

iii) Anlise decorrente do tratamento dos resultados da informao recolhida para a constituio dabase de dados, identificando padres, problemas sistemticos e ainda potencialidades do usodesta informao no apoio a outros estudos;

iv) A inspeco do centro histrico da Baixa de Coimbra com cerca de 800 edifcios, revelou que, paraalm de uma caracterizao construtiva, seria oportuno desenvolver um catlogo de problemas denatureza estrutural mais recorrentes, que afectam as paredes de alvenaria, pavimentos e coberturas em madeira;

v) Efectuou-se uma campanha de ensaios in-situ com recurso a macacos planos, com o objectivo decaracterizar a capacidade resistente e o comportamento das paredes estruturais, procurandoassim aprofundar o conhecimento acerca das alvenarias e criar bases que permitam a promoode um conjunto de aces de reabilitao e renovao compatveis e adequadas, sensibilizando ostcnicos para a preservao das suas caractersticas e respeito pelas estruturas originais.

Por ltimo, o terceiro grupo de objectivos (III), composto pelos aspectos (vi, vii, viii) dependente doprocesso de levantamento, registo e diagnstico dos objectivos descritos nos grupos I e II:

vi) A partir da anlise de uma metodologia existente, baseada em mtodos estatsticos, propostauma metodologia de avaliao da vulnerabilidade ssmica das construes de alvenariamelhorada: Mtodo do ndice de vulnerabilidade, . Uma vez estimada a vulnerabilidade a partir deum ndice, possvel estimar o dano fsico, construir curvas de fragilidade, avaliar perdaseconmicas e humanas. A construo de cenrios ssmicos com recurso a uma ferramenta deanlise espacial - ArcGis 9.2 [2005], revelou-se muito vantajosa, uma vez que permite ter ainformao georeferenciada e integrar todo o algoritmo probabilstico na construo de cenrios derisco;

6


vii) Desenvolvimento de um modelo mecnico simplificado, que permitiu avaliar a resposta ssmicaatravs da definio de uma curva de capacidade simplificada, fazendo ainda a discusso daincerteza associada definio desta curva de capacidade e da definio dos limites dos estadosde dano, na avaliao da vulnerabilidade e estimativa de danos;

viii) Foram realizadas modelaes numricas de dois agregados de edifcios representativos dageometria em banda, tpica da maioria dos quarteires, usando ferramentas de simulao distintas,com finalidades diferentes. O primeiro modelo serve essencialmente para avaliar, para alm docomportamento estrutural do conjunto, trs tcnicas de reforo e reabilitao. O comportamentoglobal deste conjunto de edifcios foi analisado, comparando a sua eficincia em termos dereduo das exigncias de deformao com uma anlise custo-benefcio. O segundo modeloexplora a vertente da verificao da segurana ssmica, usando um software especificamentedesenvolvido para esse efeito e confronta ainda os resultados produzidos pela metodologiamecanicista (aspecto vii), com este modelo numrico para um mesmo agregado em termos decurva de capacidade.

. rgani a o da disserta o

A dissertao encontra-se dividida em 9 captulos, relacionando cada captulo com os 3 grupos de objectivosdeste trabalho, descritos na Seco 1.2. A Figura 2, apresenta a estrutura e organizao desta dissertao.

A temtica da Reabilitao Urbana

Centros histricos - situao actual

Necessidade imperativa de reabilitar e agir

Exemplos e experincias

Estratgia e metodologia

Tcnicas de inspeco e registo

Informao e inventrio sobre o edificado- Organizao da informao- Anlise de resultados

- Gesto de informao

Caracterizao do edificado - Construiva e tecnolgica - Materiais utilizados - Anomalias

Ensaios complementares informao

Ferramentas de gesto do edificado - Utilizao de um sistema SIG

Metodologias e avaliao da vulnerabilidade - Mtodo do Indice de vulnerabilidade

- Modelos mecnicos simplificados - Modelos numricos

Anlise de risco - Estimativa de dano fisco

- Avaliao de perdas

A A

A

A A A

A A A A E A A E

A E A E

Figura 2: Sintetizao da organizao da dissertao e relacionamento com a organizao em captulos

O texto organiza-se em 9 captulos e 4 anexos, dos quais o Captulo 1 a presente introduo, onde seapresentam as motivaes do trabalho e se descrevem os objectivos e a estrutura da dissertao. NoCaptulo 2 discute-se a problemtica da reabilitao, reunindo informao relativa ao estado de arte nesta

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temtica, justificando a necessidade imperativa de criar e implementar polticas de renovao e reabilitaourbana.

Apresenta-se tambm um modelo estratgico, evidenciando os problemas, os recursos, os intervenientes, asaces concorrentes e as tarefas no mbito de um processo de reabilitao e renovao, apresentando-seainda exemplos de experincias. As estratgias de diagnstico e registo so ainda apresentadas no Captulo2, nomeadamente no que diz respeito a inspeces escala urbana. apresentado o caso de estudo daBaixa de Coimbra, particularmente a primeira fase do processo de renovao e reabilitao e que consistiuna observao, registo e diagnstico, com recurso a inspeces tcnicas e recolha de informao em fichasde inspeco do edificado.

Nos Captulos 3 e 4 apresentam-se os resultados do levantamento, registo e inspeco. No Captulo 3 faz-sea caracterizao do edificado da Baixa de Coimbra da rea inspeccionada, com base no tratamentoestatstico da informao recolhida, tecendo-se comentrios aos resultados que fazem um retrato muito exaustivo da imagem em relao ao estado de degradao, materiais, tcnicas construtivas e anomalias. OCaptulo 4, tem como perspectiva central a preveno de anomalias e a orientao de futuras aces dereabilitao. Faz-se uma caracterizao construtiva do edificado da Baixa de Coimbra, sistematizando-seinformao acerca dos problemas estruturais que surgem frequentemente nos edifcios antigos e queafectam as paredes, pavimentos e coberturas.

Surgindo a necessidade de complementar o nvel de informao, no Captulo 5, expem-se resultados deuma campanha de ensaios, com recurso a macacos planos, que permitiu a caracterizao da alvenaria paraalm da observao visual realizada durante as inspeces aos edifcios, nomeadamente, informao acercado estado de tenso instalada nas paredes, resistncia compresso e mdulo de elasticidade, parmetrosfundamentais para o estudo do comportamento mecnico destas alvenarias.

No Captulo 6 so apresentadas e classificadas as metodologias existentes para a avaliao davulnerabilidade e avaliao do risco. apresentada uma nova metodologia de avaliao da vulnerabilidade,discutindo a sua validao e aplicabilidade. Apresentam-se os resultados produzidos (em termos de anliseespacial de vulnerabilidade, danos e perdas), recorrendo utilizao de SIG (Sistema de InformaoGeogrfico). Uma vez estimada a vulnerabilidade do edificado, so construdos cenrios de dano, avaliadasperdas e custos para o caso de estudo da Baixa de Coimbra.

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No Captulo 7 apresentado um modelo mecanicista simplificado, baseado no mtodo do espectro de capacidade para a avaliao da resposta ssmica, quer de edifcios isolados, quer de agregados (conjunto deedifcios).

No Captulo 8, foram desenvolvidos modelos numricos para caracterizar e compreender o comportamentoglobal de um conjunto de edifcios, avaliando diferentes aspectos: anlise linear elstica para avaliaocomparativa da efectividade de solues de reforo propostas e uma anlise no-linear esttica, numaperspectiva de verificao da segurana, principalmente com vista comparao e confronto com o modelomecnico simplificado, desenvolvido em termos da definio e construo da curva de capacidade.

Finalmente, no Captulo 9 resumem-se as principais concluses deste trabalho, captulo a captulo,fornecendo ainda algumas perspectivas possveis de trabalho futuro.

Face extenso de informao complementar relevante do trabalho desenvolvido e no sentido deproporcionar informao mais detalhada, criaram-se 4 anexos que renem a seguinte informao: Anexo A Fichas de inspeco e registo; Anexo B Ensaios de caracterizao mecnica das alvenarias; Anexo C Proposta de ndices de vulnerabilidade; e, por ltimo Anexo D Grau de confiana de cada parmetro usadona definio do .

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Captulo 2 O Processo de Reabilitao Urbana: Aces e estratgia de

estratégias e metodologias para intervenções de reabilitação urbana

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