Cave de Barricas da Nova Adega da Quinta do

BE2010 – Encontro Nacional Betão Estrutural
Lisboa – 10, 11 e 12 de Novembro de 2010
Cave de Barricas da Nova Adega da Quinta do Vallado
Tiago Alves1
João Adão da
Fonseca2
RESUMO
Apresenta-se a concepção, dimensionamento e construção do edifício da Cave de Barricas inserido no
Projecto de Remodelação e Ampliação da Adega da Quinta do Vallado, que conta ainda com a
construção de um Armazém de Fermentação e de um edifício de Recepção e com a remodelação da
Adega Existente.
A Cave de Barricas apresenta uma forma exterior próxima de um paralelepípedo com 12.5 × 6.5 m2 de
secção e 80 m de comprimento. A Norte, a estrutura é praticamente “soterrada”, emergindo à medida
que se caminha para Sul e terminando debruçada em consola sobre os socalcos do Douro Vinhateiro.
O edifício caracteriza-se por uma abóbada cilíndrica com 12 m de diâmetro interior e espessuras
variáveis entre 0,35 m e 0,25 m. As abóbadas apoiam-se directamente sobre as fundações e as paredes
interiores transversais (nervuras), e recebem os impulsos e pesos das terras.
As nervuras transversais com espessura constante de 0,50 m conferem à estrutura a rigidez e
resistência necessárias para suportar os impulsos de terras desequilibrados.
Na extremidade Norte da Cave de Barricas existem complexas ligações aos restantes edifícios através
de túneis e escadas, e a calote cilíndrica da abóbada dá lugar a uma superfície cónica que faz a
transição entre os 3,60 m de diâmetro do “hall de entrada” e os 12 m de diâmetro do restante edifício.
Na zona Sul, a estrutura do edifício nasce apoiada sobre uma consola de inércia variável à medida que
se destaca do terreno.
PALAVRAS-CHAVE
Quinta do Vallado, Cave de Barricas, impulsos de terra desequilibrados, betão bujardado.
1
2
Adão da Fonseca – Engenheiros Consultores, Lda. [email protected]
Adão da Fonseca – Engenheiros Consultores, Lda. [email protected]
Cave de Barricas da Nova Adega da Quinta do Vallado
1. INTRODUÇÃO
Com origens que remontam a 1716, a Quinta do Vallado é uma das Quintas mais antigas e famosas do
Vale do Douro. Em pleno coração Duriense, esta quinta estende-se por ambas as margens do rio Corgo
até ao local em que este se funde com o rio Douro.
Propriedade da lendária Dona Antónia Adelaide Ferreira, a Quinta do Vallado mantém-se na posse dos
seus descendentes ao longo de seis gerações, onde durante cerca de 200 anos teve como principal
actividade a produção de vinhos do Porto, posteriormente vendidos à Casa Ferreira. Em 1993, é
rompida a tradição com o alargamento da actividade à produção, engarrafamento e comercialização de
vinhos de marca própria.
Hoje, com 44 ha de vinha com idade entre 6 a 10 anos, compensada por 26 ha das melhores parcelas
da vinha com mais de 80 anos, os vinhos da Quinta do Vallado alcançaram já um patamar muito
elevado, reconhecido por várias instâncias internacionais.
Figuras 1 a 3 – Quinta do Vallado
O projecto de Remodelação e Ampliação da Adega da Quinta do Vallado contempla a remodelação da
actual adega e a construção de três novos edifícios, o Armazém de Fermentação, a Cave de Barricas e
a Recepção, todos eles situados na envolvente da Adega existente (Figuras 4 e 5).
Figuras 4 e 5 – Fotografia da Adega original e “Master Plan” identificativo das diferentes intervenções
A presente comunicação incidirá predominantemente sobre a Cave de Barricas, por se tratar, sem
dúvida, do edifício mais marcante de todo o Projecto, quer do ponto de vista estrutural quer do ponto
de vista arquitectónico. Aqui serão descritas não só as soluções estruturais adoptadas como também as
principais condicionantes que conduziram à concepção das soluções propostas para o correcto
desenvolvimento de um Projecto de Execução que permitisse a realização de uma Empreitada
profissional e rigorosa.
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Encontro Nacional de Betão Estrutural 2010
T. Alves, J. Adão da Fonseca
Figura 6 a 9. Cave de Barricas, Armazém de Fermentação, Nova Recepção e Adega remodelada
O Projecto foi desenvolvido em concerto com o Projecto de Arquitectura, da autoria do Arq. Francisco
Vieira de Campos [1].
2. CONCEPÇÃO
2.1 Localização e condicionantes geológicas e geotécnicas
Conforme referido, a Quinta do Vallado ocupa a parte final da margem
esquerda do Rio Corgo, em vale mais aberto com as encostas menos
íngremes e mais arredondadas.
No local identificam-se xistos argilosos em estado de alteração e
fracturação diversificado, sendo a aptidão geotécnica do maciço xistoso
genericamente boa a muito boa, com excepção do horizonte superior,
decomposto. Estes terrenos xistosos encontram-se cartografados na Carta
Geológica de Portugal, folha 10-C da Régua, à escala 1/50000, como
pertencente ao Complexo Xisto-Grauváquico (Xz).
Com base nas condicionantes identificadas na prospecção
Figura 10 – Prospecção
geológico-geotécnica e nas características das estruturas a fundar,
geológico-geotécnica
optou-se pela execução de fundações directas com tenções admissíveis
variáveis entre 450 e 1000 kPa. Do ponto de vista hidrogeológico, o maciço revelou-se improdutivo.
2.1 Soluções estruturais adoptadas
A Cave das Barricas situa-se imediatamente a Sul da Adega original e acima dos antigos reservatórios
de vinho (balões), estes últimos entretanto demolidos para a implantação do edifício destinado a servir
de recepção dos visitantes. Apesar de se tratar de um edifício a construir de raiz, todo o meio ambiente
e paisagem envolventes foram respeitados e mantidos praticamente inalterados.
O edifício da Cave de Barricas é totalmente executado em betão armado, com as superfícies interiores
bujardadas e as superfícies exteriores revestidas com pedra de xisto. Com uma forma exterior próxima
de um paralelepípedo com 12,5 × 6,5 m2 de secção e 80 m de comprimento, este edifício
desenvolve-se a Sul da Adega Existente e consegue uma inserção excelente na encosta. A Cave de
Barricas nasce praticamente “soterrada” no lado Norte e emerge à medida que se caminha para Sul,
terminando “debruçada” em consola sobre os íngremes socalcos do Douro Vinhateiro.
Em seguida (Figuras 11 a 20) apresentam-se 9 cortes transversais e 1 corte longitudinal onde se podem
observar a evolução geométrica da estrutura e a forma como esta se relaciona com a encosta onde se
insere.
3
Cave de Barricas da Nova Adega da Quinta do Vallado
R6
.00
Gradil - Miniquadrí cula
R6
.00
Gradil - Mi niquadrícula
Pormenor C
Pormenor C
R4
0
R4.0
.00
Pormenor B
R4
Pormenor B
Pormenor B
.00
R6
.00
Gradil - Miniquadrícula
Gradil - Miniquadrí cula
R6
.00
R6
.00
Gradil - Miniquadrí cula
Gradil - Miniquadrícula
Pormenor C
Pormenor C
4.675
5.25
124.46
Gradil - Miniquadrícula
124.46
R6
.00
Gradil - Miniquadrícula
.00
00
R 4.
R4
Pormenor B
Figuras 11 a 19 – Cortes transversais
0.80*
0.80*
0.80*
0.80*
0.80*
0.80*
0.80*
0.80*
Figura 20 – Corte longitudinal: localização dos cortes transversais
Estruturalmente, o edifício caracteriza-se essencialmente por uma abóbada cilíndrica com 12 m de
diâmetro interior e espessuras que variam entre os 0,35 m e os 0,25 m, à medida que o impulso e peso
das terras vão diminuindo. Esta abóbada apoia-se directamente sobre as fundações e sobre as paredes
interiores transversais (nervuras) e recebe, directa ou indirectamente, os impulsos e pesos das terras
depositadas contra e sobre o edifício.
As nervuras transversais são de secção variável com espessuras constantes de 0,50 m e existem a cada
13,5 m. Estes elementos dotam a estrutura da rigidez e resistência necessárias para controlar a
distorção da secção e fazer frente aos impulsos desequilibrados, desempenhando ainda óbvias funções
arquitectónicas ao serem consecutivamente desencontrados (ver Figura 21).
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Encontro Nacional de Betão Estrutural 2010
T. Alves, J. Adão da Fonseca
Figura 21 – Vista interior
A forma exterior paralelepipédica do edifício é conseguida pela laje da cobertura, que se apoia sobre a
abóbada e sobre pilares e/ou paredes existentes nas fachadas. A laje de cobertura é maciça em betão
armado, com 0,25 m de espessura e existe apenas nas zonas descobertas do edifício, isto é, nas zonas
não “soterradas”. Quanto ao acabamento, a laje de cobertura é revestida em pedra de xisto pelo
exterior, sendo em betão à vista nas zonas interiores das galerias técnicas.
O pavimento térreo é composto por uma laje térrea estrutural com capacidade para suportar o
armazenamento de barricas e a circulação de empilhadores ou outros veículos para a respectiva carga,
descarga e transporte. Na generalidade dos casos, o pavimento térreo existe sobre solo bem
compactado e inclui, na sua constituição, para além da tradicional manta geotextil, caixa de brita e
folha de polietileno, uma camada intermédia de isolamento térmico. Este isolamento térmico resulta da
necessidade de um rigoroso controlo de temperatura e humidade dentro de edifícios desta natureza.
As duas extremidades da Cave de Barricas constituem as zonas mais complexas quer do ponto de vista
da pormenorização quer do ponto de vista construtivo.
A Norte, para além de complexas ligações aos restantes edifícios por intermédio de túneis e escadas, a
calote cilíndrica da abóbada dá lugar a uma superfície cónica que faz a transição entre os 3,60 m de
diâmetro do “hall de entrada” e os 12 m de diâmetro do restante edifício. Por imposições
arquitectónicas, a métrica das nervuras transversais é interrompida nesta zona e a transição entre as
superfícies cónica e cilíndrica dá-se sem que existam elementos transversais para absorverem as
importantes forças de desvio aí geradas. Esta é também a zona do edifício onde são maiores as acções
do terreno sobre a estrutura (Haterro ≅ 10 m).
Figuras 22 a 24 – Túneis de acesso
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Cave de Barricas da Nova Adega da Quinta do Vallado
Na extremidade oposta, a Sul, o edifício destaca-se do terreno e parte da sua estrutura nasce apoiada
sobre uma consola materializada por uma grande laje de inércia variável.
Os espaços que resultam da subtracção do cilindro
interior do edifício ao seu volume exterior
paralelepipédico constituem importantes galerias
técnicas a partir das quais é feito o controlo de
temperatura e humidade de toda a Cave. À semelhança
do pavimento térreo, existe sobre toda a abóbada uma
camada contínua de isolamento térmico, quer nas
zonas das galerias quer nas zonas em contacto com as
terras.
Conforme referido, o interior dos edifícios novos da
adega são predominantemente em betão aparente
bujardado. Esta opção arquitectónica obrigou à Figuras 25 e 26 – Pormenor de betão bujardado
e galeria técnica
consideração de espessuras de sacrifício capazes de
assegurarem o recobrimento mínimo das armaduras após o tratamento mecânico com bujarda das
superfícies [2].
3. RESPOSTA ESTRUTURAL
3.1 Acção das terras sobre a estrutura
As acções do peso próprio da estrutura e dos revestimentos, as sobrecargas de utilização, as acções do
vento, o sismo, a variação de temperatura e os efeitos reológicos do betão são de fácil quantificação,
ou pelo menos comuns à maioria dos edifícios, pelo que não serão aqui salientadas. Já a quantificação
da acção das terras sobre a estrutura merece uma especial atenção.
Na Cave de Barricas, os impulsos e os pesos das terras são muito desequilibrados, em especial no
extremo Norte, onde o edifício chega a estar parcialmente soterrado sob cerca de 10 m de terras
perante um talude natural da encosta com inclinações médias de 40º [3]. Por isso, a forma da abóbada
afasta-se bastante do antifunicular das cargas correspondentes aos impulsos e pesos das terras, não
sendo possível equilibrar esta acção à custa de esforços de membrana na estrutura.
Para a quantificação da acção das terras sobre a estrutura foram utilizados modelos de cálculo
numéricos não lineares baseados na discretização do maciço rochoso mediante o método dos
elementos finitos. Desta forma é possível uma modelação detalhada dos processos de deformação que
afectam o terreno como consequência das operações de escavação, construção e aterro e a análise da
influência dos diferentes factores e parâmetros que intervêm nos processos construtivos, podendo-se
estabelecer critérios de cálculo adequados para as diferentes fases de construção.
Por simplicidade, apenas serão apresentadas as considerações e conclusões associadas às secções mais
desfavoráveis, isto é, às zonas onde a altura de terras junto à estrutura é mais elevada. As figuras que
se seguem sintetizam os parâmetros geotécnicos adoptados nos modelos de cálculo numéricos e as
acções simplificadas consideradas como aproximação aos resultados desses modelos no que se refere
ao impulso e peso das terras sobre a estrutura.
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Encontro Nacional de Betão Estrutural 2010
T. Alves, J. Adão da Fonseca
Figura 27 – Parâmetros geotécnicos adoptados
Figura 28 – Acções simplificadas
Em termos globais, a acção das terras sobre a estrutura equivale a uma força de cerca de 545 kN/m
com origem no centro geométrico da circunferência que define a abóbada e uma inclinação de 41.65º
com a horizontal, ou seja, a acção das terras sobre a estrutura resume-se a uma componente vertical
FV ≅ 362 kN/m e a outra horizontal FH ≅ 407 kN/m.
3.2 Modelação e comportamento da estrutura
A geometria da estrutura da cave de barricas resultou em grande medida das imposições
arquitectónicas em detrimento da optimização da topologia da sua estrutura laminar. Conforme
referido, a configuração da abóbada afasta-se bastante da forma geométrico capaz de resistir às acções
das terras unicamente à custa de esforços de membrana (antifunicular das cargas). Neste contexto, as
nervuras transversais desempenham um papel determinante ao funcionarem, por um lado, como
diafragmas que limitam os esforços de flexão nas abóbadas e a distorção da secção e, por outro, como
grandes contrafortes que contribuem para a resistência e o equilíbrio globais da estrutura. Do ponto de
vista orgânico poder-se-á referir que o funcionamento global da Cave de Barricas
(abóbadas + nervuras transversais) se assemelha a uma das mais eficientes estruturas da Natureza: o
bambu.
O dimensionamento e as verificações da segurança da Cave de Barricas é efectuada com base num
modelo matemático tridimensional onde as estruturas de betão armado são modeladas por elementos
de barra e elementos de casca conforme se tratem, respectivamente, de elementos lineares ou
laminares. Com esta modelação consegue-se representar com grande rigor a obra projectada, nas
figuras seguintes apresentando-se duas vistas do modelo desenvolvido.
Figuras 29 e 30 – modelo global da Cave de Barricas
Em seguida apresentam-se algumas imagens com o mapeamento das tensões principais instaladas nas
abóbadas e nos diafragmas quando sujeitos à acção das terras sobre a estrutura. Paralelamente,
apresentam-se ainda alguns dos desenhos de armaduras dos respectivos elementos, nomeadamente o
desenho de armaduras de reforço dos diafragmas.
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Cave de Barricas da Nova Adega da Quinta do Vallado
Armad ura long itudinal exterior
repr esentada em planta planificada
0.25
Ar mad ura long itudinal interior
r ep resentada em p lanta planificad a
Ø20//0.125
Ø20//0.125
Ø25/ /0.125
Ø8//0.25//0.125
(32 ramos/ m²)
Armadura longitudinal exterior
representada em planta planificada
0.25
Ø12//0.25// 0.125
(32 ramos/m²)
1.4
0
0
1.4
Ø32//0. 125
Armadura lo ngitudinal interior
representada em planta planificada
0.125
Ø25//0.125
0.125
2.50
Ø25//0.125
2.50
Ø12 //0.125// 0.125
(64 ramos/m²)
Ø12//0.125/ /0.125
(64 ra mos/m²)
Ø12//0.125/ /0.125
(64 ramo s/m²)
0.125
Ø12// 0.125//0.125
(64 ramos/m²)
1.30
1.30
0.7 0
0.70
ARMADURA PERIMETRAL DO ARCO 1.3
CORTE PARA L'አ1.50m (L' CENTRADO A PARTIR DO EIXO 2.3 SEGUNDO A GERATRIZ)
ARMADURA PERIMETRAL DO ARCO 1.3 CORTE A-A
CORTE PARA Lአ 1.50m (L CORTADO A PARTIR DO EIXO 1.3 SEGUNDO A GERATRIZ)
Escala 1/20
Escala 1/20
52Ø16
2.80
2.80
52Ø16
2.5 0
2.50
2.50
2. 50
52Ø16
2.7
0.90
0.90
0
3.00
2.80
52Ø32
18Ø32
18Ø20
2.9
0
18Ø16
0.90
14Ø25
7Ø32+
7Ø25 (alternados)
14Ø20
14Ø25
Ø25//0.125
3.00
0
0.90
2.9
2. 90
1.00
0.80
0.90
1.00
Ø20//0.125
3.00
22Ø20
1.00
30Ø32
2.9
0
0
30Ø32
22Ø20
0.90
2.9
8Ø32
Ø25//0.125
Ø25//0. 125
Ø32//0.125
2.
90
Ø32//0.125
2.9
0
2. 50
0
2.5
2.50
2.50
* A armadura longitudinal do Arco 1.3 deverá ser disposta segundo
a geratriz de acordo com as plantas planificadas.
Figuras 31 a 36 – Abóbadas: diagramas de tensões principais e desenhos de armaduras exemplificativos
As. Lm6.3
As. Lm6.3
2.70
Ø8//0.20
Ø10//0.20
0.50
0. 60
As. V2.3
2.70
0.07
0.80
3x(2Ø20+2Ø16)
0.0
0.
70. 07
1.60
0.07
0.07
0
1.00
5x(2Ø20+2Ø 16)
3. 00
6x3Ø 16
3x4Ø16
0.45
3.00
07
8.3
0.07
070.
1 35°
4.60
0.07
0.07
3x(2Ø20+2Ø 16)
0
1.6
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
2x(2Ø 20+2Ø16)
5.00
3x2Ø 20
3x4Ø12
1. 50
0.50
0
0.8
4Ø12
0.80
0.5
0
0
//0.2
0.80
0.80
3x4Ø12
4Ø12
Ø6
3. 00
3x(2Ø16+2Ø 12)
0.80
4Ø 12
.20
0.45
//0
Ø8
4Ø 12
0.80
3x4Ø20
0.07
0.07
1.60
3.80
4x(2Ø32+2Ø 25)
50 °
1.00
0.07
0.07
0.07
As. Lm6.3
As. Lm6.3
A s. V2.3
1 .2 0
3. 00
0 .60
3x(2Ø20+2Ø16)
3Ø20
2x 4Ø16
6x3Ø 16
3 .0 0
0
3 .0 0
0 .8
3x4Ø25
7 8.
0
0.80
0.90
3x4Ø12
0.3 0
3x(2Ø20+2Ø16
1.6
0
4Ø16
4Ø12
4Ø 12
0
0.8
0.80
0.60
5.00
2x4Ø16
3.0 0
2x4Ø 16
0.8
0
0.80
3x(2Ø20+2Ø16
3x4Ø12
4Ø12
0.80
1.60
0.30
0
20Ø32+
20Ø25 (alternados)
40Ø16
40Ø20
40Ø16
1.00
2.9
0.90
18Ø32
4Ø 12
2x4Ø16
9 .60
2x4Ø20
0.07
0.07
Figuras 37 a 40 – Diafragmas: diagramas de tensões principais e desenhos de armaduras de reforço
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Encontro Nacional de Betão Estrutural 2010
T. Alves, J. Adão da Fonseca
4. CONSTRUÇÃO
Em termos de execução, a obra foi dividida em duas grandes empreitadas: uma primeira associada à
escavação geral dos terrenos até atingir as cotas de fundo de caixa e uma segunda relacionada com a
remodelação e construção dos edifícios da adega.
A escavação para a execução das fundações executou-se em terreno rochoso com recurso, em geral, a
meios mecânicos, como escavadora com ou sem martelo demolidor e/ou ripper. Em algumas situações
foram detectados maciços rochosos mais compactos ou sãos, nestes casos sendo necessária a utilização
de pegas de fogo controladas.
Figuras 41 a 43 – Cave de Barricas: escavação Geral
A construção do edifício da Cave de Barricas apresentou algumas dificuldades na sua execução em
grande medida relacionadas com a materialização dos moldes curvos das abóbadas, em particular na
zona tronco-cónica, e com a complexa geometria das zonas extremas onde o edifício se relaciona,
através de um intricado sistema de acessos, com os restantes espaços por meio de túneis, elementos em
consola, escadas estruturais e escadas térreas.
Figuras 44 a 46 – Cimbres e cofragem das abóbadas
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Cave de Barricas da Nova Adega da Quinta do Vallado
Importa ainda referir que, mais do que meros acessos entre os diversos edifícios da Adega, os túneis
servem como importantes ductos por onde passam todo o tipo de instalações relacionadas com a
indústria de produção de vinhos, redes de electricidade, redes de águas e esgotos e redes associadas ao
controlo de humidade e temperatura dos edifícios. Repete-se que o edifício da Cave de Barricas, à
semelhança dos demais edifícios novos da Adega, é executada em betão aparente bujardado, embora
com a particularidade de neste caso não existirem instalações ou máquinas à vista. Todos os
equipamentos afectos aos vários serviços encontram-se e operam em galerias ou áreas técnicas, e todas
as redes existem nestes mesmos espaços ou estão embebidas na estrutura de betão armado. A título de
exemplo, referem-se os quadros técnicos que existem em todas os contrafortes e que comportam, para
além de quadros eléctricos, pontos de água e luz e carretéis de incêndio, as respectivas redes
encontrando-se obrigatoriamente embebidas na estrutura.
Figura 47 – Quadros técnicos dos contrafortes
5. CONCLUSÕES
As opções formais adoptadas resultam do compromisso entre as exigências funcionais, as imposições
arquitectónicas e as necessidades estruturais. A execução da obra demonstrou a adequabilidade das
soluções de projecto e o resultado final obtido é testemunho da simbiose alcançada entre concepção
estrutural e arquitectónica.
REFERÊNCIAS
[1] DARCO MAGAZINE, revista técnica de arquitectura – 05 Novembro Dezembro 2008
[2] NP EN 1992-1-1. 2010, Eurocódigo 2 – Projecto de Estruturas de betão - Parte 1-1: Regras Gerais
e Regras para Edifícios.
[3] NP EN 1997-1. 2010, Eurocódigo 7 – Projecto Geotécnico - Parte 1: Regras
.
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