Departamento de Engenharia Civil Principais técnicas de consolidação e reforço de paredes de edifícios antigos Jorge Miguel Vital Rodrigues Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na especialidade de Reabilitação de Edifícios Orientador Científico: Doutor Fernando Farinha da Silva Pinho Co-orientador Científico: Doutor Válter José da Guia Lúcio Júri Presidente: Doutor Fernando Manuel Anjos Henriques Vogais: Doutor António Manuel Pinho Ramos Doutor Fernando Farinha da Silva Pinho Doutor Válter José da Guia Lúcio _______________________ Outubro 2010 Agradecimentos Agradeço ao Professor Fernando Pinho, orientador desta dissertação, pelo espírito crítico, ajuda e apoio dispensados. Agradeço ao Professor Válter Lúcio, co-orientador da dissertação, pela disponibilidade, apoio e acompanhamento prestado. Ao Engenheiro Miguel Lourenço (JSJ Consultoria e Projectos de Engenharia, Lda), Engenheiro Luís Mateus (Monumenta Construção e Restauro do Património, Lda), Engenheiro Pedro Ribeiro (A2P Consult, Estudos e Projectos, Lda), Engenheiro José Luís Oliveira (Imogavea Investimentos Imobiliários, Lda) e Engenheiro Pedro Monteiro (Câmara Municipal de Lisboa) agradeço a disponibilidade, a paciência, os elementos fornecidos e os conhecimentos transmitidos que tornaram este trabalho possível. Agradeço ao Engenheiro Luís Torres e ao Encarregado Pedro Faria (Construtora San José, SA), ao Engenheiro Nuno Ferreira, ao Engenheiro André Martins, à Arquitecta Rita Sousa Soares (Edifer Reabilitação, SA), e ao Engenheiro Reinaldo Aguiar (Engiarte Engenharia e Construções, SA) pela disponibilidade, por todos os esclarecimentos de dúvidas, elementos e informações fornecidos. Aos Donos de Obra que tornaram possível a inclusão das diversas obras de reabilitação neste trabalho nomeadamente à Companhia de Seguros Lusitânia SA; Morloo, Lda; Imogávea, Lda; Coporgest Companhia Portuguesa de Gestão e Desenvolvimento Imobiliário, SA. Agradeço à D. Maria da Luz e à D. Carla Figueiredo pelo apoio e disponibilidade demonstrada. Aos meus amigos e amigas pelo incentivo, apoio e motivação, com o agradecimento pela compreensão da minha ausência, mas que nem por isso deixaram a amizade esmorecer. À minha família pelo seu apoio incondicional, ajuda, paciência e encorajamento constantes. Resumo Em Portugal observa-se uma grande predominância de edifícios antigos, cuja estrutura resistente assenta nas suas paredes principais, designadas paredes-mestras ou resistentes. Dessas construções, grande parte é constituída por edifícios com estrutura de alvenaria de pedra. A par das anomalias que estas construções possam apresentar, por falta de manutenção e conservação, regra geral, é necessário reduzir a sua vulnerabilidade sísmica através da reabilitação estrutural, nomeadamente, com o emprego de técnicas de consolidação e reforço. Só se poderá garantir a boa prática da reabilitação nas construções com o conhecimento das soluções passíveis de ser aplicadas em cada caso, tanto na sua concepção e definição na fase de projecto, como na execução em obra. A presente dissertação pretende contribuir para divulgar o conhecimento das técnicas de consolidação e reforço mais utilizadas em paredes resistentes de edifícios antigos. Para concretizar esse objectivo, identificam-se os aspectos fundamentais relacionados com os edifícios antigos nomeadamente com as paredes (classificação quanto à função e tipológica), caracterização das estruturas de alvenaria de pedra e identificação das tipologias objecto de estudo – paredes de alvenaria ordinária e mista; e com as anomalias mais comuns nesses elementos. Descrevem-se e caracterizam-se as principais soluções de consolidação e reforço de paredes de edifícios antigos, nomeadamente, injecção de caldas, refechamento de juntas, desmonte e reconstrução ou substituição, pregagens costura, tirantes, confinamento transversal de paredes, rebocos armados, encamisamentos e cintagem global da estrutura. São referidos alguns trabalhos de investigação realizados no âmbito do estudo dessas técnicas. Em complemento da análise efectuada, apresentam-se oito exemplos de aplicação, obras em que foram aplicadas algumas das técnicas de consolidação e reforço estudadas anteriormente. Finalmente, extraem-se as principais conclusões do trabalho realizado e sugerem-se vias de desenvolvimento futuro deste tema. Palavras-chave: Edifícios antigos; alvenaria de pedra; paredes resistentes; anomalias; reabilitação estrutural; técnicas de consolidação e reforço. i Abstract In Portugal there are many old buildings in rural areas and in the historical centers of many cities. The structural strength of those buildings lies on their main walls, which are built with stone masonry walls. It’s necessary to decrease the seismic vulnerability to failure of those old buildings threw retrofitting and strengthening techniques in old buildings. Only doing so, the rehabilitation of traditional masonry structures can be achieved. That demands the knowledge of those solutions and techniques, whether in design phase, whether during its execution, so that they can be chosen correctly. The present work aims to contribute for a better knowledge of retrofiting and strengthening techniques on stone masonry walls. To reach that goal, this work identifies the main features related to ancient masonry walls, the classification regarding their function and the stone masonry structures characteristics. The walls typologies, which are scope of this work, are identified. The most common anomalies in those types of structures are also mentioned. The main retrofitting and strengthening techniques of stone masonry walls are analyzed, in particular injections, repointing, replacement of the damaged part and its substitution, stitching, ties, steel bar reinforcement, thickening techniques and global structural strapping techniques. Some other works made are mentioned. There are presented eight examples of buildings in which different retrofitting and strengthening techniques on stone masonry walls took place. In the end of this work conclusions are extracted and future works are suggested. Keywords: Old buildings; stone masonry structures; structural walls; anomalies; retrofitting and strengthening techniques. iii Simbologia ACI American Concrete Institute CEB Comite Euro-International du Béton CHBC California Historical Building Code DEC Departamento de Engenharia Civil EC2 Eurocódigo 2 – (EN 1992) - Projecto de estruturas de betão EC3 Eurocódigo 3 – (EN 1993) - Projecto de estruturas de aço EC4 Eurocódigo 4 – (EN 1994) - Projecto de estruturas mistas aço-betão EC5 Eurocódigo 5 – (EN 1995) - Projecto de estruturas de madeira EEUM Escola de Engenharia da Universidade do Minho FCT Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa FRP Fiber-reinforced Polymer GFRP Glass Fiber Reinforced Polymer LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil REBAP Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado RSA Regulamento de Segurança e Acções em Estruturas de Edifícios e Pontes UNL Universidade Nova de Lisboa v vi
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