View
215
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
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.
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
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
nho
(est
rutu
ra a
lven
aria
ped
ra)
Foyer
Plateia
Fosso1
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
100
89,4
Corte Longitudinal 1-1
94,5
Maciço Granitíco
SoloResidual
1º Balcão
Plateia
EntradaPrincipal
Área a Escavar
Novo Auditório
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
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.
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
100
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
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
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
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
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
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
Tirantes
Recalçamento - Secção Tipo
Pormenor A
Pormenor B
BarrasGewi
Pilar/Paredea recalçar
Maciço deTravamento
Microestacas
Futura Viga
Futura Laje
1
1
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
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.
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
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.
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
MacacoPlano emdescarga
Entradado fluído
Saída dofluído
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
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.
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
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
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
BET
ÃO
EST
RU
TUR
AL
2002
Janeiro Março Maio Julho Set.-10
-8
-6
-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.
Recommended