2.1 Características da edificação e do projeto

A edificação a ser revitalizada chama-se Casarão e localiza-se na Avenida Brasil número 310, na cidade de Rio Branco, estado do Acre. Apresentando 405,1 m² de área construída, o Casarão é composto de subsolo, pavimento térreo e pavimento superior, com um estacionamento de 705,0 m² atrás e uma área livre de 154,7 m² à frente. Todas as etapas do processo de revitalização do prédio foram de responsabilidade do Governo do Estado do Acre e seguiram um cronograma executivo previamente estabelecido e detalhado. O plano diretor municipal, através da lei 1611 de 27 de Outubro de 2006, classificou o Casarão como uma edificação localizada na ZPHC (Zona de Preservação Histórica Cultural), com taxa de ocupação de 70% (810,0 m²⁾, coeficiente de aproveitamento 6 (7.800,0 m²⁾ e com taxa de permeabilidade de 10% (130,0 m²⁾. Durante o processo de revitalização foi constatada a necessidade de reforço estrutural apenas no trecho do subsolo dos pilares 21, 30 e 41 para os novos carregamentos, o que não ocorreu com os demais pilares. A Figura 2 (forma pavimento superior) mostra a situação original dos pilares e a proposta de reforço.

Figura 2 Localização e dimensões dos pilares P21, P30 e P41 antes e após o reforço (direita). 

Na reforma da edificação, elementos de época foram mantidos e as áreas construídas que não estavam no projeto arquitetônico original foram removidas. Os serviços realizados compreenderam a revitalização das paredes originais de madeira, reforço estrutural dos pilares, substituição do forro, da estrutura de cobertura, do telhado, das tábuas do piso dos pavimentos térreo e superior, troca das instalações elétrica, de lógica, hidrossanitária e de combate a incêndio, criação de uma área de estar com bancos e lixeiras, manutenção de três salas no andar superior e confecção de alvenarias nos três pavimentos. A Figura 3 mostra o aspecto das fachadas laterais e frontal do projeto de revitalização.

Figura 3 Aspecto final projetado para o Casarão. 

2.2 A constatação do problema

Para a verificação da segurança da estrutura existente, foram realizadas visitas de fiscalização e acompanhamento ao canteiro de obras durante a execução da obra de revitalização, onde foram identificados os procedimentos, técnicas e equipamentos utilizados nas intervenções, sendo realizado o registro fotográfico em todas as etapas do processo executivo nos anos de 2009 e 2010. Antes de realizar qualquer procedimento na estrutura, a equipe técnica evidenciou a importância de ensaios de compressão axial em testemunhos de concreto para identificação de eventuais problemas relacionados à resistência do concreto, uma vez que o concreto empregado originalmente foi confeccionado com pedaços de tijolos e telhas cerâmicos. Os resultados dos ensaios indicaram, de modo geral, que o concreto empregado na estrutura foi de baixa resistência à compressão e continha agregado graúdo com maior dimensão de até 50 mm, o que contribuiu para a formação de nichos de concretagem em alguns pilares. Cabe ressaltar que a utilização de agregados graúdos derivados da redução de elementos cerâmicos, como tijolos e telhas, ainda é pratica comum na cidade de Rio Branco, onde existe escassez de brita e seixo rolado. A Figura 4 mostra o local da retirada do testemunho de um dos pilares e a Tabela 1 apresenta os resultados obtidos para a resistência à compressão dos testemunhos de concreto dos pilares 21, 30 e 41, cujas análises posteriores indicaram a necessidade de reforço estrutural no trecho do subsolo.

Figura 4 Local da extração de testemunho em um pilar. 

Além da baixa resistência à compressão, também foi verificado que as armaduras de alguns pilares apresentavam adiantado estado de corrosão e severa perda de massa, comprometendo a capacidade resistente às cargas de serviço e até mesmo às permanentes, pois algumas barras foram totalmente seccionadas pela corrosão. A Figura 5 mostra o aspecto das barras corroídas nas armaduras dos pilares. Concluiu-se que os danos eram característicos de processos de deterioração com natureza sistêmica, ou seja, relacionados à qualidade do concreto utilizado na execução do sistema estrutural e, principalmente, à espessura de cobrimento das armaduras que apresentou valores entre 10 mm e 15 mm, considerados reduzidos para propiciar a necessária vida útil à estrutura moldada com concreto contendo agregados tão porosos.

Figura 5 Armadura longitudinal corroída nos pilares. 

2.3 Reforço estrutural

A metodologia empregada para definição da técnica de reforço estrutural a ser empregada considerou o conjunto de informações sobre o estado de conservação de toda a estrutura, visando conduzir o engenheiro projetista do reforço a elaborar um diagnóstico mais preciso sobre as causas e consequências das patologias encontradas, pois, de acordo com ^{Julio et al. (2003)}, o sucesso das atividades de recuperação ou intervenção na estrutura depende de uma definição clara e precisa acerca dos problemas encontrados, contemplando o diagnóstico e prognóstico evolutivo das causas atuantes. Este estudo preliminar foi fundamental para a determinação do nível de intervenção a ser realizado na estrutura, que pode variar de simples reparos localizados até a necessidade de demolição e reconstrução. Para o reforço estrutural foi escolhida a técnica de encamisamento com concreto armado, pois o concreto pode ser lançado em moldes ou projetado, tornando-se o material mais versátil para o reforço ou recuperação de estruturas de concreto armado, sendo utilizado em todos os tipos de elementos estruturais e nas mais diversas situações e condições (^{Mehta & Monteiro, 2014}). O reforço estrutural foi então indicado para os pilares 21, 30, 41, no trecho do subsolo, sendo as etapas principais constituídas por apicoamento da superfície dos pilares, posicionamento da armadura adicional, instalação dos moldes de madeira e lançamento do concreto com resistência à compressão (f_ck) de 25 MPa.

2.3.2 Armaduras

As armaduras longitudinais e transversais (estribos) antes e após o reforço estrutural dos pilares foram compostas por barras de aço com os diâmetros, quantidades e espaçamentos apresentados na Tabela 2. O cobrimento de concreto para os pilares foi de 25 mm e 15 mm na menor e maior direção, respectivamente. A Figura 6 mostra detalhes das seções transversais dos pilares antes e após o reforço estrutural por encamisamento com concreto armado, e a Figura 7 mostra detalhes das armaduras transversais e longitudinais. Os pilares P21, P30 e P41 foram reforçados apenas no subsolo por ser o trecho onde esses pilares apresentaram coeficientes de segurança abaixo dos recomendados pela norma brasileira para projeto de estruturas de concreto armado para os novos carregamentos. A Figura 8 mostra o posicionamento das armaduras, onde é possível observar que, apesar dos esforços para preservar ao máximo a arquitetura original, as menores dimensões finais dos pilares, acrescidas da camada de argamassa de revestimento com 20 mm de espessura, seriam maiores que a espessura da parede.

Tabela 2 Dimensões da seção transversal e armaduras dos pilares. 

Figura 6 Seção transversal dos pilares antes e após o reforço. 

Figura 7 Armaduras dos pilares a reforçar e do reforço. 

Figura 8 Armaduras longitudinais e estribos do reforço dos pilares. 

2.3.3 Concretagem

Para que houvesse maior aderência entre o concreto velho e o concreto novo as superfícies dos pilares foram umedecidas para posterior lançamento do concreto. O concreto foi lançado cuidadosamente (Figura 9) e o adensamento foi realizado com vibrador de imersão com diâmetro da agulha de 20 mm, primeiramente em 50% do volume de concreto lançado em cada pilar e, posteriormente, no volume restante. Após a retirada dos moldes de madeira os pilares receberam uma camada de revestimento de argamassa para possibilitar o acabamento final, ou seja, pintura. A Figura 10 mostra o aspecto final dos pilares com as menores dimensões ultrapassando em 35 mm a espessura da parede.

Figura 9 Concretagem do reforço dos pilares. 

Figura 10 Aspecto final dos pilares reforçados. 

3.1 Verificação da segurança dos pilares originais

A metodologia de cálculo para verificação da segurança dos pilares sem e com reforço estrutural seguiram as recomendações normativas da ^{NBR 6118 (ABNT, 2014)}. Primeiramente foi realizada uma análise simplificada onde foram determinados e comparados apenas os esforços normais solicitantes e resistentes dos pilares P21, P30 e P41 antes do reforço, com a sua força normal solicitante majorada de γ_u (Equação 1) e de um coeficiente de majoração adicional (Equação 2). Já o esforço normal resistente de cálculo foi determinado com Equação 3, sendo que a Equação 4 foi utilizada para determinar a resistência à compressão de cálculo do concreto (f_cd ) e a Equação 5 viabiliza a determinação do coeficiente de segurança de cada pilar.

O esforço normal solicitante (N_Sk ) foi obtido através do programa Altoqi Eberick 2002 e os resultados encontrados com a análise preliminar para os coeficientes de segurança dos pilares P21, P30 e P41 antes do reforço não atendem aos requisitos de segurança normativos, como apresentado na Tabela 4. Já a Figura 11 mostra as envoltórias dos esforços resistentes para esses pilares, ou seja, com a consideração dos momentos fletores solicitantes e resistentes característicos, sem qualquer coeficiente de majoração ou minoração das ações. Neste caso, observa-se que os momentos fletores são preponderantes e desestabilizam os pilares (^{Marí & Hellesland, 2005}), o que não ocorreu porque os carregamentos que solicitaram a estrutura foram significativamente inferiores aos considerados em seu dimensionamento. Também é possível concluir nesta análise mais aprimorada que o progresso da corrosão nas armaduras reduziria significativamente a capacidade resistente dos pilares à flexão e mesmo que os carregamentos máximos previstos em projeto não ocorressem, pequenos acréscimos poderiam causar a perda de estabilidade dos pilares (^{Tang & Yang, 2011}), ficando evidente a necessidade de reforço desses pilares.

Tabela 4 Coeficientes de segurança dos pilares antes do reforço 

Figura 11 Envoltórias dos pilares 21, 30 e 41 antes do reforço. 

3.2 Verificação da segurança dos pilares reforçados

A verificação da segurança no cálculo dos pilares P21, P30 e P41 reforçados foi baseada nas recomendações da ^{NBR 6118 (ABNT, 2014)} seguindo os mesmos critérios utilizados para os pilares originais, sem reforço. Os resultados são apresentados através das envoltórias da Figura 12. Os coeficientes de seguranças de cada pilar foram determinados pela relação entre o comprimento da linha reta da origem à envoltória para o reforço, passando pelo ponto relativo às solicitações, e a distância desse ponto à origem, e são apresentado na Tabela 5.

Figura 12 Envoltórias dos pilares 21, 30 e 41 reforçados.