IV. Métodos híbridos
2.5. Intervenções estruturais
Várias são as razões que assistem à necessidade de intervir nas estruturas existentes. A título de exemplo, podem referir-se as seguintes: edifícios com valor patrimonial elevado; edifícios estratégicos (hospitais, centrais de telecomunicações, etc.); pontes e viadutos em vias de acesso estratégicas;
ao atual; e as estruturas com fraca resistência à ação sísmica devido a deficiências de conceção, projeto e/ou execução. A intervenção em estruturas existentes, em particular nos edifícios antigos, deve procurar corrigir os fatores de vulnerabilidade e melhorar o comportamento estrutural (Costa, 2017).
Sempre que surge a necessidade de intervir num edifício existente, a primeira atitude a tomar deve ser a realização de um estudo prévio que tenha em conta a análise dos seguintes fatores: a tipologia estrutural do edifício, a utilização do mesmo (habitação, comércio, serviços, etc.), o seu valor patrimonial (histórico, religioso ou cultural), o grau de conservação (bem conservado, pouco ou muito degradado, etc.) e o período de vida útil (os materiais já ultrapassaram o seu período de vida útil? Se sim, em quanto e qual o seu grau de conservação).
As decisões a tomar relativamente à intervenção sobre um edifício, como a escolha do tipo e a técnica de intervenção a efetuar devem basear-se nas conclusões obtidas na avaliação da estrutura e/ou da natureza e extensão dos danos, dependendo em grande parte dos fatores acima descritos, muito embora o fator económico seja muitas vezes condicionante (Candeias, 2008; Lamego, 2014). E segundo Candeias (2008), deve-se também, ter em consideração os seguintes aspetos [EC8-3, 2005]: i) devem ser corrigidos todos os erros locais grosseiros que sejam identificados; ii) no caso dos edifícios muito irregulares, em termos da distribuição tanto da rigidez como da resistência, deve ser melhorada a regularidade estrutural, tanto quanto possível, em planta e em altura; iii) as características requeridas de regularidade e resistência podem ser alcançadas através da modificação da resistência e/ou rigidez de um número apropriado de elementos existentes ou da introdução de novos elementos estruturais; iv) deve ser aumentada a capacidade em ductilidade local onde necessário; v) o aumento da resistência após a intervenção não deve reduzir a ductilidade global disponível; vi) no caso específico dos edifícios de alvenaria devem ser substituídos os lintéis não dúcteis, melhoradas as ligações entre as paredes e os pavimentos e eliminados os impulsos horizontais sobre as paredes.
2.5.1. Reforço sísmico
A prática de melhorar o desempenho sísmico de edifícios existentes é conhecida de diversas formas como reabilitação sísmica, adaptação sísmica, técnica de reforço ou soluções de reforço sísmico.
O reforço sísmico consiste na aplicação de soluções às estruturas que necessitam de intervenção, atendendo a que devem ser minimizadas as interferências no aspeto estético, garantindo a noção de conservação do património e tendo em conta a utilização de materiais e técnicas reversíveis. Tem como objetivo melhorar o comportamento sísmico das estruturas, através da correção da principal fraqueza relacionada com o desempenho sísmico, além da conexão entre a estrutura nova e a existente, tendo em conta o uso futuro da construção (Bern, 2008). Assim, a adoção de soluções para reforço de edifícios que apresentam elevada vulnerabilidade permite evitar ou, pelo menos, mitigar os danos observados em caso de sismo (Lamego, 2014). Alguns aspetos a considerar no reforço sísmico são, por exemplo: a idade do
edifício; o seu estado de conservação e deterioração; a alteração das ações sobre o edifício; a alteração da geometria da estrutura ou modificação do sistema estrutural; a correção de anomalias associadas a deficiências de projeto na construção ou na utilização; e o aumento do nível de segurança para valores adequados em termos de risco sísmico (Costa, 2016).
Note-se que, as soluções de reforço sísmico são aplicáveis não só quando se pretende reabilitar um edifício com comportamento sísmico deficiente, como também quando um edifício se encontra danificado por um sismo anterior, situação esta em que é necessário realizar adicionalmente algum tipo de reparação. Na prática, ambas as situações implicam o reforço da estrutura pois, no primeiro caso, é necessário melhorar o comportamento sísmico dos edifícios para atender a novas exigências, regulamentares ou outras, e, no segundo caso, o comportamento do edifício foi, entretanto, afetado pelo dano causado. As soluções existentes para um e outro caso não diferem grandemente, notando-se mais na sua aplicação dado que na reparação é, obviamente, necessário ter em consideração o dano existente nos elementos. As deficiências a resolver estão genericamente relacionadas com o comportamento local, em termos de rigidez, resistência e/ou ductilidade dos elementos, bem como com o comportamento sísmico global do edifício, principalmente com a sua regularidade em planta e em altura. A aplicação de qualquer solução de reforço pressupõe, no entanto, a realização de obras no edifício que, na prática, perturbam a sua utilização normal, sendo, por isso, um fator frequentemente condicionante na sua seleção (Candeias, 2008).
As soluções normalmente adotadas para o reforço de edifícios, visam o aumento da capacidade face a ações horizontais.
A escolha da solução de reforço a aplicar em determinado edifício depende essencialmente da sua tipologia construtiva, pelo que a compreensão dos sistemas construídos, da dinâmica do comportamento de estruturas de engenharia e uma coordenação com o uso futuro da estrutura é fundamental (Bern, 2008; Lamego, 2014). Cada tipologia possui características próprias, tanto ao nível dos materiais utilizados, como ao nível da composição e organização dos elementos constituintes, as quais condicionam o seu comportamento face à ação sísmica. Dependendo do comportamento expectável para cada uma das tipologias e após análise da sua vulnerabilidade sísmica, são então escolhidas as soluções de reforço que melhor se adequam a cada tipologia (Lamego, 2014).
A utilização das diferentes soluções de reforço também depende das deficiências existentes no comportamento sísmico dos edifícios. Estas estão relacionadas com características globais do edifício, como a resistência e rigidez globais e a configuração do edifício, ou com características locais como a transferência de cargas, os detalhes dos elementos ou os pavimentos (Candeias, 2008).
Diferentes soluções podem ser utilizadas no reforço sísmico de edifícios, dependendo do tipo de deficiências existentes e dos objetivos a alcançar. Numa listagem não exaustiva, aquelas que podem contribuir para:
• melhorar a regularidade estrutural em planta e em altura; • aumentar a capacidade resistente da estrutura;
• aumentar a durabilidade do edifício;
• aumentar a capacidade resistente aos sismos/aumentar a capacidade de força horizontal da estrutura (melhoria da capacidade de força);
• aumentar a rigidez da estrutura (redução da solicitação de deslocamento);
• aumentar sua capacidade de sofrer maiores solicitações de deslocamento sísmico sem colapso (melhoria de capacidade dúctil)
• corrigir os erros locais encontrados; • reduzir a massa;
• reduzir os efeitos da ação sísmica através de:
o sistemas de isolamento de base (ex.: aparelhos de atrito tipo pendular); o sistemas de dissipação de energia (amortecedores viscosos).
Face à ação sísmica, o reforço baseado no acréscimo da capacidade resistente e de ductilidade deve ter em atenção os seguintes aspetos aquando da sua conceção: (i) não aumentar as assimetrias; (ii) não fragilizar zonas da estrutura e (iii) procurar colmatar as deficiências encontradas (Costa, 2017).