O Risco Sísmico

Os sismos são, de entre os fenómenos naturais, dos mais imprevisíveis e potencialmente destruidores em termos de danos humanos e de danos económicos, directos e indirectos, sendo consensual que em Portugal Continental e nos Açores existem zonas de sismicidade relevante. Os aspectos relativos ao fenómeno natural expressam a Perigosidade Sísmica de um local que, obviamente, é inalterável. No entanto, o Risco Sísmico, que num dado local traduz a estimativa dos danos futuros aí esperados, depende não só da Perigosidade Sísmica como de outros factores, designadamente da Exposição e da Vulnerabilidade Sísmica. A Exposição representa a colecção de todos os elementos físicos que, numa dada região, estão expostos à acção dos sismos, e que incluem todas as infra-estruturas e bens materiais relevantes (e seus valores), bem como a população aí presente. O melhor ou pior comportamento sísmico das infra-estruturas (i.e., as construções) é usualmente designado por Vulnerabilidade Sísmica, ditando as consequências da Exposição a uma dada Perigosidade. Assim, o Risco Sísmico num determinado local corresponde genericamente à conjugação de três factores:

Risco Sísmico = Perigosidade x Exposição x Vulnerabilidade

Esta “expressão” mostra que, apesar da inevitabilidade dos sismos (pela impossibilidade de alterar a Perigosidade), é possível reduzir o risco sísmico, ou seja, as consequências dos sismos, actuando em dois campos dependentes da acção dos técnicos e da sociedade: a Exposição e a Vulnerabilidade.

Na prática, para reduzir o Risco Sísmico é mais eficaz intervir diminuindo a Vulnerabilidade Sísmica das construções, sendo normalmente a única opção viável, para além da actuação ao nível do Planeamento Urbano (planos directores municipais), restringindo a construção em determinados locais. Acresce que estando a reabilitação de edifícios usualmente ligada a um aumento da Exposição (humana e económica), a não redução da Vulnerabilidade corresponde a um efectivo aumento do risco sísmico. De um ponto de vista conceptual, na reabilitação de edifícios tendo em vista a sua segurança sísmica não é muitas vezes técnica e economicamente razoável ou viável garantir um nível de risco como o que seria exigível para estruturas novas. Importa, no entanto, garantir que o nível de risco depois da intervenção não seja “intolerável”, mas sim “aceitável”, ou seja, que embora seja superior ao nível de risco de uma construção nova bem projectada e construída, é suficientemente baixo e inferior ao da construção previamente existente. Viabilizam-se, assim, intervenções que poderiam ser inexequíveis caso se pretendesse garantir o mesmo nível de risco que em construções novas.

O Quadro Regulamentar Actual

Em obras de reabilitação, a legislação existente até Julho de 2019 isentava os edifícios antigos do cumprimento de normas posteriores à sua construção original, com consequências ao nível da segurança estrutural, em particular da sísmica. A Lei 32/2012, que procedeu a alterações ao regime jurídico da reabilitação urbana e ao Código Civil, aprovando medidas destinadas a agilizar e a dinamizar a reabilitação urbana, especificava, nos seus artigos 51º e 53º que as intervenções em edifícios deviam “observar as opções de construção adequadas à segurança estrutural e sísmica do edifício”, sem no entanto definir, nem em legislação posterior, o significado de “adequadas”. No artigo 77ºA especificava-se que independentemente do nível de segurança dos edifícios a reabilitar, a intervenção apenas tinha de verificar um critério, que era não “reduzir a resistência estrutural do edifício, designadamente ao nível sísmico”. Ainda, no Artigo 9º do Decreto-Lei n.º 53/2014, que estabelecia um regime excepcional e temporário a aplicar à reabilitação de edifícios ou de fracções, especificava-se que “as intervenções em edifícios existentes não podem diminuir as condições de segurança e de salubridade da edificação nem a segurança estrutural e sísmica do edifício”.

O Decreto-Lei n.º 95/2019, publicado em 18 de Julho de 2019 e com entrada em vigor 120 dias após a publicação, recuperou o RGEU (Decreto-Lei n.º 650/75) e revogou o Decreto-Lei n.º 53/2014 (regime excepcional), o RSA e o REBAP (só para os edifícios), o REAE e o RSCCS. No âmbito do Decreto-Lei n.º 95/2019, a Portaria n.º 302/2019 define “os termos em que obras de ampliação, alteração ou reconstrução estão sujeitas à elaboração de relatório de avaliação de vulnerabilidade sísmica, bem como as situações em que é exigível a elaboração de projeto de reforço sísmico”, a  Portaria n.º 303/2019 “fixa custos-padrão” e o Despacho Normativo n.º 21/2019 “aprova as condições para a utilização dos Eurocódigos Estruturais nos projectos de estruturas de edifícios”.

Os Eurocódigos, são utilizados no dimensionamento e verificação da segurança de estruturas novas ou a reabilitar, e em particular as normas NP EN1998-1 e NP EN1998-3 e os correspondentes anexos nacionais, dedicadas ao projecto de estruturas para resistência aos sismos, passam assim a fazer parte do conjunto de normativas nacionais.

A garantia da segurança sísmica das construções existentes implica:

• Uma avaliação dos materiais e dos sistemas construtivos das construções, caracterizando-as, bem como ao seu comportamento, quando sujeitas a determinados níveis da ação sísmica;
• O reforço dessas construções, tendo em conta a ação sísmica, sempre que o seu comportamento não seja adequado para os estados limites considerados.

Avaliação do Existente

As exigências de segurança aplicáveis a estruturas novas podem não ser adequadas em intervenções de reabilitação, por serem tecnicamente inviáveis ou conduzirem a alterações estruturais incomportáveis. Assim, e de acordo com as melhores práticas a nível internacional, aceita-se, por razoabilidade económica e social, e tendo em conta o tempo de vida útil das construções a reabilitar, que em intervenções de reabilitação se utilizem níveis da acção sísmica de dimensionamento correspondentes a períodos de retorno diferentes dos adoptados para construções novas, visando atingir níveis de segurança sísmica razoáveis, mesmo que inferiores aos níveis que se exigem em construções novas. Viabiliza-se, assim, uma intervenção extensiva no parque construído, que de outra forma poderia ficar comprometida por razões técnicas e económicas. Para garantir níveis mínimos de segurança aos futuros utentes dos edifícios a reabilitar, independentemente da data da construção original, definem-se, de seguida, o âmbito de aplicação e os objectivos da avaliação do existente, bem como das medidas de reabilitação visando a segurança face à acção sísmica.

Estando os Eurocódigos incluídos na ordem jurídica portuguesa, nas intervenções de reabilitação a realizar devem ser seguidas as prescrições constantes da Norma Portuguesa NP EN1998-3 designada “Eurocódigo 8: Projeto de estruturas para resistência aos sismos – Parte 3: Avaliação e reabilitação de edifícios”, com o respectivo Anexo Nacional, de forma a impedir um efectivo aumento do risco sísmico associado a um incremento da exposição ao risco sem contrapartida de uma redução da vulnerabilidade. A acção sísmica a considerar na avaliação e no eventual projecto de reforço sísmico é a definida nas NP EN1998-1 e NP EN1998-3 (e correspondentes Anexos Nacionais), a última das quais, datada de 2017, já tem em conta o facto de se tratar de uma intervenção de reabilitação de um edifício existente, sendo, portanto, definido um valor da acção inferior ao que deve ser considerado no dimensionamento de novas estruturas. Essa norma (EN1998-3), específica para avaliação e reabilitação de edifícios, encontra-se em revisão a nível europeu. Prevê-se que a nova versão da norma venha introduzir algumas melhorias nos procedimentos de avaliação e análise, com especial destaque no que se refere a estruturas de alvenaria, caso em que as diferenças para a atual versão da norma deverão ser mais significativas.

Relativamente à norma Portuguesa NP EN1998-3 – (Eurocódigo 8 – Projeto de estruturas para resistência aos sismos – Parte 3: Avaliação e reabilitação de edifícios), e especificamente à sua versão de 2017, importa realçar alguns aspectos relevantes.

No que respeita à necessidade de aplicação:

• Em muitas das estruturas mais antigas, a acção sísmica não foi originalmente considerada, ao passo que as acções não sísmicas foram normalmente tidas em conta, pelo menos por meio de regras de dimensionamento tradicionais;
• A reavaliação da perigosidade sísmica de acordo com os conhecimentos actuais poderá conduzir a necessidade de reforço;
• Para além da necessidade de garantir a segurança das pessoas, importa entender que os danos provocados pelos sismos poderão tornar necessárias grandes reparações, com custos avultados, mesmo para sismos de menor intensidade do que a considerada em projecto, pelo que as intervenções de reabilitação poderão também ter como objectivo a razoabilidade económica da reparação pós-sismo em determinados cenários sísmicos em que se considere razoável proceder dessa forma.
• No que respeita ao objectivo, há que ter em conta que as estruturas existentes:
  • traduzem o estado do conhecimento à data da sua construção;
  • são susceptíveis de esconder erros importantes, resultantes de deficiente concepção, projecto ou construção;
  • poderão ter sido sujeitas a sismos anteriores ou a outras acções de acidente cujos efeitos são desconhecidos.

Nestas condições, a avaliação estrutural e a eventual intervenção sobre essa mesma estrutura estão geralmente sujeitas a um nível de incerteza (coberta pelo conceito de “nível de conhecimento” que se apresenta adiante) diferente do nível associado ao projecto de estruturas novas. Por conseguinte, são necessários conjuntos diferentes de coeficientes de segurança dos materiais e das estruturas, assim como diferentes métodos de análise, em função da natureza mais ou menos exaustiva e da fiabilidade das informações disponíveis.

Níveis de Conhecimento da Estrutura

A qualidade e quantidade de informação sobre a estrutura a reabilitar é fundamental num processo de verificação de segurança de edificações face à acção sísmica, por forma a reduzir a incertezas relativas aos modelos estruturais bem como às propriedades dos materiais a considerar.
A actual versão (2017) da norma NP EN1998-3 prevê, na sua secção 3 que as estruturas a reabilitar devem ser alvo de acções de recolha de informação visando a sua avaliação. Esta recolha de informação incide sobre a geometria da estrutura, as disposições construtivas e características dos materiais e, em função da quantidade e qualidade de informação obtida, a Norma introduz o conceito de “conhecimento” da estrutura com três níveis:

• KL1: Conhecimento limitado;
• KL2: Conhecimento normal;
• KL3: Conhecimento integral.

que determinam o método de análise e os valores dos coeficientes de confiança (CF), a considerar na definição das propriedades dos materiais utilizadas nas verificações de segurança. Entre a informação indispensável estão a identificação do sistema estrutural e da sua conformidade com critérios de regularidade, o tipo de fundações e as condições do terreno de fundação, as dimensões e propriedades das secções dos elementos estruturais e as propriedades mecânicas e estado de conservação dos materiais constituintes. Deve, ainda, ser feita uma inspecção que permita avaliar deficiências dos elementos e dos materiais constituintes, em particular danos resultantes de acções acidentais ou sismos anteriores. Importa, finalmente, avaliar eventuais alterações de uso do edifício que impliquem reanálise das acções variáveis ou mesmo da sua importância. A recolha de informação deve sempre iniciar-se com a obtenção do projecto do edifício, confrontando a coerência com a estrutura edificada, das normas e códigos usados na sua elaboração e complementar-se com medições e ensaios in-situ ou laboratoriais.

No caso de a documentação de projecto ser insuficiente, ou até mesmo inexistente, deverá ser feita uma caracterização cuidada da estrutura do edifício, visando reproduzir o que seria a informação relevante constante de um projecto. Relativamente aos níveis de conhecimento que permitem escolher o tipo de análise admissível e os valores apropriados dos coeficientes de confiança, recomenda-se que deverá tentar obter-se o nível de conhecimento integral, se tal for exequível, ou, pelo menos, o nível de conhecimento normal. Recomenda-se que apenas nas situações de baixa sismicidade, aquelas em que para ambos os tipos de acção sísmica o valor da aceleração máxima à superfície – ag × S – seja inferior a 0,1 g, seja utilizado um nível de conhecimento limitado.
A classificação dos níveis de inspecção e de ensaio depende da percentagem de elementos estruturais cujas disposições construtivas têm de ser verificadas, assim como o número de amostras de materiais por piso necessárias para os ensaios.

No que se refere às estruturas em alvenaria, complementarmente à avaliação directa das suas características mecânicas mediante a realização de ensaios in-situ, sugere-se, com a devida verificação da correspondência de tipologias e materiais, a consideração dos valores propostos para as mesmas características mecânicas pelas Normas Italianas mais recentes, a saber: NTC 2018, “Norme Tecniche per le costruzioni”, de 17/01/2018, e correspondentes instruções de aplicação “Circolare 7/2019”.

Relatório de Avaliação de Vulnerabilidade Sísmica

O relatório deve estabelecer a capacidade resistente do edifício relativamente à acção dos sismos que é exigida para satisfação da segurança face à acção sísmica definida para o projecto de edifícios a reabilitar nesse local, evidenciando também a relação entre as exigências e as capacidades resistentes em todas as secções críticas da edificação. Caso a capacidade resistente seja inferior à exigida, deve proceder-se ao reforço do edifício, de acordo com o que venha a ser estabelecido no Despacho que definirá as condições de aplicação da NP EN1998-3.

Concepção da Intervenção

A redução da vulnerabilidade sísmica da estrutura dos edifícios a reabilitar deve satisfazer a segurança para a acção sísmica definida nas normas a utilizar, garantindo uma combinação adequada de capacidade resistente da estrutura e capacidade de deformação não linear (ductilidade). Deve-se ter como princípio que o colapso da construção está normalmente associado ao colapso dos elementos verticais (paredes nas estruturas de alvenaria e pilares nas estruturas de betão armado) e por essa razão estes elementos devem merecer sempre uma atenção muito especial.
Para a avaliação dessas capacidades é essencial um adequado conhecimento da estrutura, que inclua a melhor caracterização possível da geometria da estrutura e dos materiais estruturais, incluindo as suas propriedades e grau de conservação, sendo fundamental considerar, pelo menos implicitamente, o seu comportamento pós elástico. São conhecidas muitas situações de deficiente desempenho de estruturas sujeitas a eventos sísmicos intensos. São originadas por diferentes causas, que por sua vez estão muitas vezes ligadas a tipologias estruturais utilizadas em certas épocas, a desajustada concepção original e a intervenções e transformações inadequadas. É, pois, indispensável que a caracterização da estrutura avalie também essas potenciais causas de deficiente desempenho, que obrigam a reforços específicos, entre as quais:

• fundações deficientes, sobretudo em situações de solos de fundação brandos, ou presença de risco de liquefacção;
• deficiente ligação entre pavimentos e paredes em estruturas de alvenaria;
• falta de travamento entre paredes em estruturas de alvenaria;
• risco de colapso para fora do plano em paredes de estruturas de alvenaria;
• existência de pisos vazados (soft storeys);
• existência de pilares curtos (short columns) em estruturas de betão armado;
• muito reduzida resistência ao corte de pilares de betão armado, sobretudo nas estruturas anteriores à entrada em vigor do RSA/REBAP;
• utilização de varões lisos e comprimentos de amarração insuficientes;
• existência de irregularidades estruturais, tanto em planta como em altura;
• muito reduzida rigidez de torção associada a estruturas com núcleos centrais de grande rigidez comparativamente à rigidez dos elementos verticais periféricos;
• juntas de dilatação com abertura/espessura insuficiente, podendo propiciar o martelamento entre blocos contíguos;
• eliminação de paredes em edifícios de alvenaria ou em edifícios de betão armado em que as paredes de alvenaria tenham também uma contribuição relevante para a resistência a acções sísmicas;
• existência de grandes massas concentradas, umas vezes associadas a equipamentos pesados instalados nas estruturas, outras vezes a substituições de pisos leves por lajes em betão armado;
• dano ou deterioração estrutural pré-existente.

Visando o objectivo último de optimização da relação custo/benefício, deverão ser consideradas diferentes possibilidades de intervenção, que poderão incluir: o reforço de elementos estruturais existentes, a introdução de elementos resistentes que funcionem em paralelo com os existentes, a introdução ou alteração de elementos locais que incrementem a capacidade de deformação não-linear da estrutura e, ainda, a introdução de dispositivos de dissipação de energia (viscosos ou histeréticos).

Entre as desejáveis intervenções de reforço de edifícios vulneráveis à acção sísmica, e em especial as estruturas de alvenaria, podem citar-se:

• Incremento da rigidez dos pisos no seu plano, sempre que se pretenda tirar partido da redistribuição de forças pelos vários elementos resistentes em altura de uma forma proporcional à sua rigidez, bem como de forma a permitir modelos de análise mais simples. Em consequência do incremento de rigidez, poderão gerar-se forças no plano do pavimento para as quais este precise de ser dotado de resistência adequada;
• Estabelecimento de adequadas ligações entre paredes de alvenaria ortogonais entre si e reforço visando impedir movimentos para fora do seu plano;
• Reforço das ligações dos pavimentos às paredes em que apoiam.

Já no que diz respeito a estruturas de betão armado é especialmente importante:

• A verificação da capacidade resistente ao esforço transverso (roturas frágeis) evitando reforços da capacidade resistente em flexão, que causam um aumento do esforço de corte actuante sem uma contrapartida em aumento de resistência ao corte;
• A verificação da ductilidade local definindo uma adequada pormenorização que garanta, nomeadamente, o confinamento do betão nas zonas de potencial formação de rótulas plásticas (zonas críticas).
• São ainda soluções de reabilitação a equacionar, já extensivamente adoptadas noutros países, embora apenas para estruturas suficientemente separadas de outras adjacentes, a concepção de sistemas de isolamento de base introduzidos ao nível das fundações ou mesmo de pisos intermédios.

A Intervenção

Nas intervenções de reabilitação estrutural, e em especial com preocupações sismo-resistentes, devem ainda ser adoptadas algumas posturas, entre as quais podem citar-se:

• Respeito pelas soluções estruturais existentes, ainda que com introdução de novos elementos estruturais, não promovendo alterações radicais, nem que sejam essencialmente redutíveis a soluções de demolição e construção nova;
• Evitar alterações arquitectónicas que sejam feitas à custa da redução da segurança sísmica (i.e. a eliminação de paredes estruturais com funções sismo-resistentes);
• Interiorização da razoabilidade dos custos inerentes à implementação das acções visando o conhecimento da estrutura, já que serão certamente compensados pela redução de custos na fase de reforço e na fase de exploração face a possíveis ocorrências sísmicas ainda que de intensidade reduzida.

Também do ponto de vista da segurança sísmica de estruturas, a experiência tem demonstrado que as actividades de revisão de projecto e de fiscalização da intervenção são aconselháveis por serem uma forma eficaz de garantir qualidade do projecto e execução, pelo que se recomendam vivamente interacções de cooperação com equipas de revisão e fiscalização experientes.