TEATRO CIRCO DE BRAGA: AMPLIAÇÃO SUBTERRÂNEA SOBESTRUTURA CENTENÁRIA

A. PINTOTecnasol FGEAmadora

J. CHAVESSoares da CostaPorto

P. LOPESTecnasol FGEAmadora

M. GOUVEIATecnasol FGEAmadora

V. BARROSCIVICRETELisboa

M. MACHADOSPGOLisboa

SUMÁRIO

A presente comunicação tem como objectivo a descrição dos principais critérios de concepçãoe execução que orientaram as soluções estruturais e geotécnicas adoptadas na obra derecuperação e ampliação subterrânea do Teatro Circo. É efectuado um particular destaque aoPlano de Instrumentação e Observação implementado, o qual permitiu analisar e controlar ocomportamento da estrutura centenária durante os trabalhos de escavação e de recalçamento.

1. INTRODUÇÃO

Os trabalhos de recuperação e ampliação subterrânea do Teatro Circo determinaram anecessidade de efectuar uma escavação com cerca de 11m de altura máxima para a construçãode um novo auditório e respectivas infraestruturas de apoio. Estes trabalhos exigiram apreservação, sobre a área de escavação, correspondente à plateia, a parte dos três níveis debalcões e à entrada principal do Teatro, da zona central do edifício centenário (fig. 1, 2 e 3).

Figura 1: Vistas da entrada principal e do interior do Teatro no início dos trabalhos.

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2. PRINCIPAIS CONDICIONAMENTOS

2.1 Condicionamentos de Ordem Construtiva

Atendendo à necessidade de preservar a integridade do edifício, considerou-se fundamental quea intervenção fosse efectuada de modo a que o seu impacto na estabilidade e aparência domesmo fosse minimizado. Neste contexto, foi importante a adopção de soluções construtivascompatíveis com o recurso a equipamentos ajustados aos espaços e acessos disponíveis e quepermitissem a execução dos trabalhos limitando as vibrações e os ruídos. Outrocondicionamento que afectou a solução estrutural adoptada resultou da necessidade de conferiro necessário isolamento acústico entre a plateia a reconstruir e o novo auditório (fig. 2).

Figura 2: Corte longitudinal tipo e vista dos trabalhos de furação.

2.2 Condicionamentos relativos a Condições de Vizinhança

O Teatro Circo localiza-se numa zona nobre da cidade de Braga, no cruzamento da Av. daLiberdade com a Rua Gonçalo Sampaio. Neste enquadramento, embora a intervenção tenhasido efectuada integralmente no interior do Teatro, considerou-se indispensável que as soluçõespropostas não afectassem a funcionalidade das edificações e infraestruturas vizinhas (fig. 3).

Figura 3: Planta de localização e vista do Teatro a partir da Av. da Liberdade.

1

Entrada Principal

Av. da Liberdade

Rua

Gon

çalo

Sam

paio

Edifí

cio

Vizi

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Foyer

Plateia

Fosso1

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89,4

Corte Longitudinal 1-1

94,5

Maciço Granitíco

SoloResidual

1º Balcão

Plateia

EntradaPrincipal

Área a Escavar

Novo Auditório

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Foyer

Galeria Ventilação

2.3 Condicionamentos de ordem Geológica e Geotecnica

O edifício do Teatro Circo encontra-se fundado numa zona caracterizada pela ocorrênciasuperficial de uma camada de solo vegetal, com cerca de 2 a 6m de possança, recobrindo o soloresidual granítico, de baixa compacidade. Sob este último, foi detectado o maciço granitíco, aprofundidades variáveis entre os 4 e os 15m. No que se refere à presença de nível freático,exceptuando escorrências pontuais, associadas ao estado de fracturação do maciço e a períodosde maior pluviosidade, a mesma não foi assinalada a cima da cota final de escavação (fig. 4).

Figura 4: Vista dos trabalhos de escavação e perfil geológico longitudinal.

3. SOLUÇÕES ESTRUTURAIS

A nova estrutura, correspondente ao auditório enterrado, a construir sob a antiga plateia, é dotipo tradicional, dispondo de pavimentos em lajes maciças de betão armado, com espessuras avariar entre 0,20 e 0,40m. Estas lajes apoiam em pórticos formados por vigas, pilares e paredes,igualmente em betão armado. Na periferia, as lajes apoiam na parede da contenção periférica.

Figura 5: Planta e corte da laje principal ao nível do piso térreo.

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89,4 (Limite da Escavação)

Perfil Geológico - Corte Longitudinal 1-1

Maciço Granitíco

SoloResidual

1º Balcão

EntradaPrincipal

94,5 (Limite da Escavação)

PlateiaFoyer

1

1

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Fosso

V5

V5

V5

V5

V7

V1 V1

2 2

V6

PAR 7

PAR 8

PAR 6

Área aEscavar

Corte Longitudinal 1-1

Corte Longitudinal 1-1

Laje

100

Vigas V5Pré-esforçadas

V7V6

PAR 6

Corte 2-2

V5

V1

Aparelhode apoio

Junta emneoprene

Contenção

2

2

89,4

Pav. madeira

A plateia e o novo auditório, a construir sob a primeira, são separados por uma laje de betãoarmado, a qual, por exigências de acústica, deverá ser estruturalmente independente da restanteestrutura. Neste enquadramento, e atendendo ao vão a vencer, de cerca de 15m, correspondenteà largura do novo auditório enterrado, foi adoptado para este pavimento uma solução de lajemaciça com espessura de 0,20m, apoiada em vigas de betão armado pré-esforçado com secçãode 0,85x0,60m2. Estas vigas encontram-se, por sua vez, apoiadas em pórticos longitudinais debetão armado através de aparelhos de apoio que materializam a separação estrutural exigida.Esta laje irá constituir o tecto do novo auditório, sendo instalado sobre a mesma uma estruturaem madeira que constituirá o piso da plateia reconstruída (fig. 5).

3. SOLUÇÕES DE CONTENÇÃO E RECALÇAMENTO

4.1 Soluções de Contenção

Atendendo aos condicionamentos existentes, a contenção periférica foi construída através dedois tipos de solução, condicionadas pela necessidade de não executar ancoragens definitivasna zona da plateia e do novo auditório.

Solução A - Zonas onde a intervenção só podia ser efectuada do lado da escavação:contenção através de uma estrutura em betão armado, provisoriamente ancoradae escorada, considerando o impulso total provocado pelas paredes de alvenariade pedra adjacentes à estrutura de contenção. A contenção periférica foiexecutada de acordo com a tecnologia denominada de “Munique”, apresentandoa vantagem de permitir executar, durante a escavação, a parede definitiva porpainéis, apoiados provisoriamente em microestacas. Nas zonas onde eranecessário garantir um pé-direito superior a um piso, sem a realização deancoragens definitivas, a parede foi executada de acordo com a tecnologia“Munique”, com uma espessura da parede de 0,30m nos painéis dos níveissuperiores e de 0,50 m, nos painéis localizados nos níveis inferiores (fig. 6).

Figura 6: Soluções de contenção tipo A.

100

89,4

Contenção Tipo A - Secção Tipo

Área a Escavar

1º Balcão

Plateia

NovoAuditório

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Ancoragensprovisórias

Laje

Pav.

Solução B - Zonas onde a realização prévia de escavações permitia executar o recalçamentodas paredes de forma simétrica: execução de uma contenção tipo "Munique"corrente, com escavação simétrica, tendo as paredes localizadas dos dois ladosda escavação sido solidarizadas através de tirantes (fig. 7).

Figura 7: Soluções de contenção tipo B e de recalçamento de pilares e de paredes.

4.2 Soluções de Recalçamento de Pilares e Paredes

Em função dos condicionamentos descritos, o recalçamento dos pilares e paredes localizadosno interior, ou adjacentes, à zona de escavação, foi efectuado através do recurso a microestacasde coroa circular, em aço de alta resistência (fsyd > 560 MPa), solidarizadas no seu coroamentoatravés de maciços ou vigas de recalçamento em betão armado. Estes últimos elementos tinhamcomo principal função a transmissão das cargas das fundações originais do edifício para asmicroestacas. De forma a facilitar esta transferência de carga, a solidarização dos elementosverticais a recalçar aos maciços ou às vigas foi executadas através de mecanismos de costuraconstituídos por barras Gewi, pré-esforçadas por aperto. As microestacas foram seladas nasformações competentes com comprimento adequado (fig. 7, 8, 9 e 11).

Figura 8: Planta do recalçamento e vista dos pilares localizados junto à entrada principal.

100

89,4

Contenção Tipo B - Secção Tipo

Área aEscavar

1º Balcão

Plateia

NovoAuditório

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Tirantes

Recalçamento - Secção Tipo

Pormenor A

Pormenor B

BarrasGewi

Pilar/Paredea recalçar

Maciço deTravamento

Microestacas

Futura Viga

Futura Laje

1

1

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Área aEscavar

Tirantes

Em função da altura de escavação, no caso das microestacas localizadas no interior da área deescavação, foram executados maciços intermédios de betão armado para o travamentohorizontal das microestacas e diminuição do respectivo comprimento de encurvadura. Osmesmos maciços dispunham ainda da função de protecção das microestacas contra eventuaisimpactos provocados pelos equipamentos durante os trabalhos de escavação (fig. 10 e 11).

Figura 9: Soluções de recalçamento dos pilares e paredes existentes.

Numa fase posterior, após a execução dos novos elementos de fundação e da nova estrutura,assegurando o consequente apoio definitivo da estrutura recalçada, as microestacas e todos oselementos provisórios não compatíveis com o Projecto de Arquitectura deverão ser cortadose/ou demolidos. O processo a adoptar para esta segunda transferência de carga prevê o recursoa macacos planos, garantindo assim o ajuste das ligações entre as novas fundações e asexistentes, através do alívio prévio das cargas acomodadas pelas microestacas. O valor e ofaseamento da carga a aplicar aos macacos será função da análise do comportamento global,até à data da referida operação, da estrutura recalçada, aferido através dos resultados do Planode Instrumentação e Observação implementado. Os macacos serão perdidos, pelo que a últimainjecção será efectuada com argamassa fluída de alta resistência (fig. 12).

Figura 10: Maciços de travamento das microestacas de recalçamento de pilares e paredes.

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Figura 11: Soluções de recalçamento dos pilares e das paredes de apoio aos balcões.

Sempre que possível, procurou-se evitar a realização da segunda transferência de carga,posicionando as microestacas em zonas compatíveis com as soluções previstas no âmbito doProjecto de Arquitectura, de forma a poder dispensar o respectivo corte.

Figura 12: Esquema de colocação e funcionamento dos macacos planos.

5. PLANO DE INSTRUMENTAÇÃO E OBSERVAÇÃO

5.1 Objectivo

O Plano de Instrumentação e Observação (P.I.O.) foi definido com o objectivo de permitir ocontrolo sistemático e pró-activo do comportamento da estrutura do Teatro, em particulardurante as operações de transferência de carga e de escavação. Assim, o mesmo consistiu nainstalação de um conjunto de pontos objecto em locais condicionantes do desempenhoestrutural, assim como da respectiva observação, segundo procedimentos e técnicasapropriadas, de forma a controlar os deslocamentos preponderantes da estrutura existente.

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MacacoPlano emdescarga

Entradado fluído

Saída dofluído

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BET

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Esquema de colocação dosMacacos Planos

Barras Gewi

Pilar / Parede arecalçar

Parede / Fundaçãodefinitiva

Microestacas

Chapa metálica

Macaco plano(Nmáx=600 kN)

Funcionamento dosMacacos Planos

Em descarga

Em carga

hc - hd = 25mm: curso máximo

Circuito HidráulicoGrupos de macacos planos

ManómetroG1

ManómetroG2

Bomba

G1 G1 G2 G2

hc

hd

Na definição do P.I.O. foram considerados os critérios de concepção e de dimensionamento,assim como o faseamento construtivo, nomeadamente as fases de transferência de carga e deescavação, onde existia o risco de ocorrência de incidentes provocados pelos equipamentos.

No enquadramento descrito, justificava-se a monitorização de deslocamentos, em particular osaltimétricos. Verificou-se igualmente a necessidade de monitorizar alguns deslocamentosplanimétricos, de forma a prevenir a possibilidade de ocorrência de fenómenos de instabilidadelateral e de controlar a respectiva grandeza, nas microestacas, nos pilares e paredes recalçadose ainda nas paredes da contenção periférica a executar.

5.2 Metodologias

Para efeitos da determinação dos deslocamentos verticais foi preconizada a observação diária,durante as fases críticas da obra, através de nivelamento geométrico óptico, com precisão de+/- 0,5mm, recorrendo à utilização de um nível automático, provido de micrómetro de lâminasplano-paralelas, entre outros acessórios. Os pontos objecto eram constituídos por réguasgraduadas, em inox, fixadas nos locais e elementos estruturais a monitorizar. Estas réguasfuncionavam, assim, como miras de nivelamento de instalação permanente. A cota altimétricade cada um destes pontos objecto era determinada através do desnível observado entre cada umdeles e um ou mais pontos de referência, designados por “bench-marks” - BM (fig. 13).

Figura 13: Localização das réguas e dos alvos topográficos.

Como referências altimétricas foram executadas três microestacas com cerca de 5m decomprimento, no interior do Teatro, em locais devidamente seleccionados, a fim de facilitar asobservações dos pontos objecto. As três marcas de referência (BM) foram interligadasaltimétricamente, através de nivelamento geométrico de precisão. Foram também instaladastrês marcas de referência auxiliares, no exterior do edifício do Teatro, nos passeios da Av. daLiberdade. Periodicamente, todas as seis marcas de referência eram interligadasaltimétricamente, permitindo, assim, detectar pequenos assentamentos que, entretanto,pudessem ocorrer nas marcas de referência localizadas no interior do edifício. Com esteprocedimento conseguiu-se o controle permanente de todas as cotas altimétricas dos pontos dereferência interiores e, consequentemente, dos pontos objecto de observação.

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Réguas

R5NR6N

R7NR8N

R9N

BM2

BM3

BM1

Alvos Topográficos

A5NA6N

A7NA8NA9N

A5PA6P

A7P

A9PA8P

Para efeitos da determinação dos deslocamentos horizontais preconizou-se a utilização de umsistema integrado de monitorização óptica, 3D, designado por “MONMOS – Mono Mobile 3DStation”. Trata-se de um sistema especialmente concebido, com precisão de leitura de +/-1mm, para a determinação de distâncias entre pontos objecto, em particularconvergências/cordas. Neste caso, os pontos objecto eram alvos planos, retro-reflectores,constituídos por microprismas de reflexão, sobre uma base plástica auto-aderente. Os sistemasde monitorização topográfica 3D recorrem à instalação de pontos de referência, supostos fixos,pelo que foi a partir destes pontos fixos que foi definido um sistema de eixos de referência,relativamente ao qual eram determinados os deslocamentos tridimensionais relativos (fig. 13).

Podendo toda a estrutura existente sofrer deslocamentos tridimensionais, a instalação de pontosfixos, ainda que em locais teoricamente mais rígidos da estrutura existente, poderiam originardificuldades na determinação dos deslocamentos absolutos. Mesmo assim, foram instaladosdois pontos fixos, o valor mínimo exigido. Para limitar aos problemas referidos, toda ainstalação e todas as observações foram executadas de forma cruzada por modo a determinar,com a maior fiabilidade, os deslocamentos relativos entre elementos estruturais instrumentados(convergências/cordas), mesmo que os pontos fixos pudessem sofrer deslocamentos.

5.3 Análise de Resultados

Tendo em consideração os objectivos pretendidos e o estado da obra no início de Setembro de2002, escavações praticamente concluídas e segunda transferência de carga por efectuar,podiam, nesta data, ser efectuadas as seguintes considerações (fig. 14):

- Os deslocamentos verticais têm-se enquadrado nos valores expectáveis, pelo que foram,em geral, validados os critérios de concepção. Verificou-se que a maior variação, cercade 6mm, ocorreu a quando da primeira transferência de carga, estando relacionada como encurtamento elástico dos tubos metálicos que constituem as microestacas. Constatou-se ainda um ligeiro incremento dos deslocamentos verticais com a evolução dostrabalhos de escavação ao longo do tempo, em virtude destes últimos terem determinadoo incremento do comprimento de encurvadura das microestacas.

Figura 14: Resultados do Plano de Instrumentação e Observação (ver localização na fig. 13).

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

24-Jan-02 15-Mar-02 4-Mai-02 23-Jun-02 12-Ag

R5N R6N R7N R8N R9N

Deslocamentos Verticais das Réguas [mm]

1ª Transferênciade Carga

Escavação

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RU

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Janeiro Março Maio Julho Set.-10

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-4

-2

0

2

4

6

8

10

23-Fev-02 14-Abr-02 3-Jun-02 23-Jul-02 11-Set-02

A5N-A5P A6N-A6P A7N-A7P A8N-A8P A9N-A9P

Alvos: Deslocamentos das Cordas [mm]

1ª Transferênciade Carga

Escavação

Janeiro Março Maio Julho Set.

- Os deslocamentos horizontais têm-se enquadrado em valores admissíveis, podendo asvariações das convergências/cordas traduzir deslocamentos induzidos por desvios deverticalidade das microestacas durante as operações de furação em materiaisheterogéneos, constituídos por blocos de granito, potenciados pelo desconfinamentoditado pelas escavações, pela aplicação de pré-esforço nas ancoragens da contençãoperiférica e ainda pelos trabalhos de escavação. Relativamente às consequências destesúltimos trabalhos nos deslocamentos horizontais, destacam-se situações de naturezaconstrutiva, como a ocorrência de pequenos impactos, assim como a sua evolução aolongo do tempo, por vezes, de forma assimétrica.

Seguir-se-á a segunda transferência de cargas, por ventura a fase menos problemática emtermos de execução, mas em que o controle dos deslocamentos verticais residuais deverá sercriterioso, tendo em consideração os objectivos acima enunciados.

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Na sequência de trabalhos já apresentados [1], a obra descrita permite comprovar a gama e aversatilidade das soluções actualmente disponíveis e adoptadas no Teatro Circo, destacando-se,em especial, a forma como as mesmas foram ajustadas às particularidades de um cenáriocomplexo. Pela sua importância, destaca-se o papel do Plano de Instrumentação e Observaçãoadoptado, confirmando-se como ferramenta fundamental de controlo e gestão de risco emintervenções com a dimensão e enquadramento da presente, permitindo a validação, em tempoútil, dos principais critérios de concepção e de execução [2].

7. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à Câmara Municipal de Braga a permissão para a divulgação dosaspectos técnicos apresentados na presente comunicação.

8. REFERÊNCIAS

[1] Pinto, A.; Ferreira, S.; Barros, V. - “Underpinning solutions of historical constructions” -III Seminário Internacional “Possibilidades das técnicas numéricas e experimentais”,Novembro 2001, Universidade do Minho – Guimarães, Consolidation and StrengtheningTechniques, p. 1003-1012.

[2] Pinto, A.; Lopes, P.; Costa, R; Ferreira, S. - "Importância da caracterização geotécnica eda observação na gestão do risco em obras de contenção" - 8º Congresso Nacional deGeotecnia - Vol. 2, Tema 2, Abril 2002, L.N.E.C. - Lisboa, p. 643-652.