Selecção de protótipos

A selecção de protótipos constitui um dos primeiros passos na preparação de qualquer programa experimental dado que eles materializam o objecto, frequentemente idealizado, que se pretende ensaiar. Para o efeito, é necessário ter uma ideia bem definida do que são os edifícios “gaioleiros” que são objecto deste estudo. Recorda-se que estes foram inicialmente definidos como tipologia no Capítulo 1 e que, posteriormente, descreveram-se genericamente os principais elementos estruturais e não estruturais bem como as deficiências que condicionam a sua vulnerabilidade sísmica no Capítulo 2. Vejam-se agora alguns casos reais recorrendo a um estudo realizado num quarteirão de Lisboa [Appleton, 2005] onde foram analisados vinte edifícios “gaioleiros” construídos entre 1908 e 1930. Estes edifícios têm entre quatro e oito pisos acima do solo e um ou dois fogos por piso, ambos distribuídos da forma indicada na Figura 3.1, e um pé direito variável entre 2,7 m e 4,5 m. As áreas de

implantação dos edifícios oscilam entre 127,8 m² e 529,0 m², estando as larguras

compreendidas entre os 6,5 m e os 15,2 m e as profundidades entre os 16,5 m e os 28,0 m.

Distribuição dos edifícios pelo número de pisos

0 1 2 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 Número de pisos N ú m e ro d e e d if íc io s

Distribuição dos edifícios pelo número de fogos

0 2 4 6 8 10 12 14 1 2

Número de fogos por piso

N ú m e ro d e e d if íc io s

Figura 3.1 – Distribuição de uma amostra de 20 edifícios “gaioleiros” pelo número de pisos e pelo número de fogos [Appleton, 2005]

O quarteirão inclui, naturalmente, edifícios de gaveto e edifícios de correnteza. Relativamente aos primeiros não foi possível encontrar aspectos comuns entre eles mas nos segundos foram identificados três tipos:

Avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios de alvenaria

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• Tipo 1 – Edifícios de pequena/média dimensão, em lotes de frente estreita, com

saguão e escada interior laterais (em paredes opostas), com um fogo de pequena/média dimensão por piso;

• Tipo 2 – Edifícios de grande dimensão, em lotes de frente larga, com dois saguões ou saguão e pátio estreito, escada lateral, com um fogo de grande dimensão por piso;

• Tipo 3 – Edifícios de grande dimensão, em lotes de frente larga, com dois saguões

laterais e eventualmente um central, com escada central, com dois fogos de média dimensão por piso.

As características dos vários elementos constituintes destes edifícios, estruturais e não estruturais, podem ser resumidas da seguinte forma:

• As fundações são construídas em alvenaria de pedra, com argamassa de areia e cal na proporção aproximada de uma parte para o seu dobro. A largura das fundações é variável e influenciada geralmente pela altura do edifício, sendo mais largas nas paredes anterior e posterior e mais estreitas nas paredes meeiras e de empena, e sendo as das paredes dos saguões semelhantes a estas últimas;

• As paredes exteriores são em alvenaria de pedra, com argamassa de cal e areia, no

caso das paredes anterior e posterior ou então em alvenaria de tijolo no caso das paredes de empena, meeiras ou de saguão. As paredes anterior e posterior são geralmente as mais espessas do edifício, sendo as paredes de empena e meeiras bastante mais finas do que elas e as paredes dos saguões ainda mais finas. Para além disso, é frequente as paredes anterior e posterior reduzirem a sua espessura ao longo da altura;

• As paredes interiores mais importantes e algumas das paredes paralelas à fachada

principal, classificadas como “frontais”, são sempre em tijolo enquanto as paredes mais finas e perpendiculares à fachada principal, designadas como “tabiques”, são, nalguns casos, também em tijolo ou, então, em tábuas de madeira fasquiadas e rebocadas;

• Os pavimentos correntes têm estrutura de madeira composta por: frechais, através dos quais é descarregado o peso nas paredes, vigamentos, que são os elementos principais da estrutura, tarugos, utilizados para travar os vigamentos na direcção perpendicular, e soalhos. Nas zonas “húmidas” dos fogos e nas varandas esta estrutura é substituída por uma estrutura metálica com perfis de diversas dimensões que apoiam abobadilhas; • As coberturas são todas em madeira, com asnas simplificadas.

Capítulo 3: Descrição dos ensaios As dimensões mínimas, médias e máximas de alguns destes elementos construtivos são apresentadas no Quadro 3.1.

Quadro 3.1 – Dimensões mínimas, médias e máximas de alguns elementos construtivos [Appleton, 2005]

Elemento Tipo Dimensão Mínima Média Máxima

Anterior e Posterior 0,80m 0,96m 1,50m Empena e Meeiras 0,50m 0,60m 0,80m Fundações Saguões Largura 0,50m 0,66m 1,00m Anterior e Posterior 0,50m 0,68m 1,00m Empena e Meeiras 0,20m 0,41m 0,50m Paredes exteriores Saguões Espessura (no R/C) - 0,38m - Frontais (tijolo) - 0,16m - Tabiques (tijolo) 0,10m - 0,15m Paredes interiores Tabiques (madeira) Espessura - - 0,10m Afastamento 0,35m - 0,40m Altura 0,16m - 0,22m Vigamento Largura 0,07m - 0,08m Pavimentos Frechais Secção 0,08m × 0,08m 0,10m × 0,07m 0,10m × 0,08m

A selecção dos protótipos foi baseada nas características enumeradas anteriormente e na sua representatividade face à tipologia construtiva e distribuição geográfica. Os protótipos seleccionados correspondem por isso a edifícios com paredes resistentes de alvenaria de pedra, com quatro pisos e cobertura. Os pisos apresentam uma estrutura em madeira e têm um pé direito de cerca de 3,60 m. As fachadas apresentam aberturas regulares de formato rectangular que podem assumir diversas dimensões mas cuja área total ocupa cerca de 25% a

Avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios de alvenaria

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35% da superfície da fachada. Embora as plantas destes edifícios apresentem variações, considerou-se que as dimensões do lote onde estão implantados os protótipos são de cerca de 9 m por 12 m. Atendendo às diferentes posições que os edifícios podem assumir num conjunto edificado, foram idealizados três tipos de protótipos:

1. Edifício isolado de planta rectangular, com duas fachadas opostas com aberturas numa percentagem de 28,6% da área, duas empenas cegas e cobertura de duas águas inclinadas com pendente no sentido das fachadas;

2. Edifício em banda de planta rectangular, com duas fachadas opostas com uma percentagem de aberturas de 28,6% da área das fachadas, duas empenas opostas com saguão e uma abertura por piso, e duas águas inclinadas com pendente no sentido das fachadas;

3. Edifício de esquina de planta rectangular, com duas fachadas perpendiculares entre si com uma percentagem de aberturas de 30,8% da área das fachadas, duas empenas perpendiculares entre si com saguão e uma abertura por piso, e quatro águas inclinadas com pendente no sentido das fachadas.

A selecção destes protótipos permite considerar explicitamente edifícios com geometrias diferentes e estudar os efeitos locais e globais no seu comportamento. Um primeiro aspecto é o da influência das diferentes paredes exteriores devido ao contraste existente entre grandes empenas sem aberturas e fachadas com uma grande percentagem de aberturas. Dado que nos protótipos de edifício isolado e de edifício em banda as duas empenas e as duas fachadas são paralelas entre si, esta diferença no aspecto das paredes implica que o edifício apresente uma rigidez e uma resistência diferente segundo as respectivas direcções horizontais, o que condiciona o seu comportamento às componentes horizontais da acção sísmica. Um segundo aspecto é o da influência dos saguões no comportamento das empenas dado que, ao dividi-las em duas paredes distintas cada uma com menos de metade da dimensão original, se diminui significativamente a sua rigidez e resistência no plano. Em contrapartida, como a configuração geométrica em planta do saguão forma uma espécie de contrafortes, melhora-se o comportamento da empena na direcção perpendicular ao seu plano. Um terceiro aspecto é o da influência das assimetrias nos edifícios de esquina dado que, neste caso, as duas fachadas são perpendiculares entre si, bem como as duas empenas, resultando um edifício assimétrico em que os efeitos da torção global se farão sentir. Um quarto aspecto a ter em conta é o da influência da forma como os pisos e a cobertura estão ligados às paredes de empena e de fachada. Esta ligação poderá servir apenas para transmissão das cargas verticais da estrutura de madeira dos pisos e da cobertura para as paredes ou também para impedir o deslocamento

Capítulo 3: Descrição dos ensaios horizontal das paredes e prevenir, consequentemente, o colapso das paredes para fora do seu plano. Por último, mas não menos importante, é de referir o efeito de quarteirão que resulta do

facto dos edifícios partilharem frequentemente as paredes meeiras¹, pelo que o

comportamento de cada edifício é influenciado pelo dos edifícios contíguos. Este efeito, que é observado experimentalmente em ensaios de campo, faz-se sentir principalmente em edifícios que apresentam boas ligações entre os vários elementos estruturais e não estruturais, como por exemplo nos edifícios Pombalinos [Silva et al., 2001], ao contrário do que sucede na tipologia em estudo e, como tal, não é contemplado nos modelos a ensaiar. Estes são alguns dos aspectos que deveriam, na medida do possível, ser contemplados nos modelos experimentais que se definem na secção seguinte.