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ALVENARIA ESTRUTURAL

Prof. José Milton de Araújo

Engenharia Civil - FURG

Prof. José Milton de Araújo - FURG - 2009 2

Bibliografia:

1. ABNT. Alvenaria estrutural. Blocos cerâmicos. Parte 1: Projeto. Parte 2: Execução e controle de obras. NBR-15812. Rio de Janeiro, 2010.

2. ABNT. Blocos de concreto. Parte 1: Projeto. Parte 2: Execução e controle de obras. NBR-15961. Rio de Janeiro, 2011.

3. ABNT. NBRs: 14321, 14322, 14974-1, 14974-2, 15270-2, 15270-3, 8215, 8490, 8949: Especificações e métodos de ensaio.


4. Sabbatini, Fernando Henrique. Requisitos e critérios mínimos a serem atendidos para solicitação de financiamento de edifícios de alvenaria estrutural junto à Caixa Econômica Federal. Março de 2003 (disponível no site da CEF).http://downloads.caixa.gov.br/_arquivos/inovacoestecnologicas/manualvest/ALVENARIA_ESTRUTURAL.pdf

5. Ramalho, M. A.; Corrêa, M. R. S. Projeto de Edifícios de Alvenaria Estrutural. São Paulo, PINI, 2003.

6. Toda a bibliografia referente a estruturas de concreto armado.


1. INTRODUÇÃO

Edifício convencional

A estrutura é formada por um pórtico espacial de concreto armado. Há ainda, as lajes de piso (maciças, nervuradas, lisas, cogumelo, pré-moldadas), escadas, reservatórios e fundações.

Em geral, as alvenarias são feitas de tijolos cerâmicos furados, mas podem-se usar tijolos cerâmicos maciços ou blocos vazados de concreto.

As alvenarias não possuem nenhuma função estrutural (são alvenarias de vedação). Por isso, não há controle sobre as características mecânicas dos tijolos e blocos de concreto. Também não há controle sobre a resistência da argamassa de assentamento.


Edifício convencional: pórtico espacial de concreto armado com alvenarias de vedação


Como as alvenarias não possuem função estrutural, elas podem ser cortadas à vontade para passagem de tubulações hidráulicas e eletrodutos. O usuário pode trocar portas e janelas de lugar (o que ocorre com frequência).

Após a construção da parede, o pedreiro faz cortes para colocação das tubulações (e o proprietário da obra fica indignado com o desperdício do seu dinheiro: motivo de conflito constante entre proprietário e empreiteiro).

O pedreiro corta (quebra) os tijolos para complementar as fiadas (usa pedaços de tijolos).

Os erros de prumo e alinhamento horizontal (barrigas) das paredes são grandes, o que se corrige depois com o reboco (grandes espessuras de reboco podem ser necessárias).


Muitas vezes, o canteiro de obras pode apresentar congestionamento de entulho: desorganização ou falta de limpeza da obra.

Vantagens do edifício convencional:

Há grande flexibilidade arquitetônica: as paredes podem ser dispostas com maior liberdade; é possível trocar aberturas (portas e janelas) e algumas paredes de lugar, durante o uso da edificação.

Não há necessidade de grande controle sobre a qualidade dos materiais e da mão-de-obra na execução das paredes.

Com o desenvolvimento da tecnologia do concreto, consegue-se construir edifícios muito altos, com grandes balanços e estrutura esbelta.


Desvantagens do edifício convencional:

Desperdício de material: devido ao “faz e quebra”, aos enchimentos de paredes para corrigir desaprumos, etc.

Maior custo em mão-de-obra: deve-se executar a estrutura de concreto armado e, depois, as paredes. As paredes não são aproveitadas estruturalmente e ainda são “quebradas” depois de prontas (para passagem de tubulações).

Estima-se que o custo total pode chegar até a 25% acima do custo dos edifícios executados com alvenaria estrutural (o percentual depende de cada caso, sendo menor para os edifícios mais altos; em edifícios de 18 pavimentos, esse percentual chega ao máximo de 10% ).


Edifício de alvenaria estrutural

As paredes são responsáveis por transferir as cargas verticais e as ações horizontais (vento, sismo) para as fundações; são paredes estruturais.

Há, ainda, elementos estruturais de concreto armado: lajes, escadas, fundações, reservatórios (podem ser de alvenaria, fibrocimento, fibra de vidro).

Como as paredes são os elementos estruturais principais, elas não podem ser cortadas para passagem de tubulações. São admitidos apenas pequenos cortes com muita restrição.

Os eletrodutos são encaixados dentro dos furos dos blocos. As tubulações hidráulicas são colocadas em blocos especiais ou shafts.

Exige-se um rigoroso controle da resistência e das dimensões dos blocos, os quais podem ser cerâmicos ou de concreto.


A qualidade da argamassa de assentamento é determinada em ensaios de prismas (normalmente, dois blocos unidos com a argamassa). Podem-se ensaiar, também, pequenas paredes.

Exige-se um controle rigoroso do prumo e do alinhamento horizontal das paredes. Caso o desaprumo ou “embarrigamento”sejam grandes, a parede deve ser demolida e refeita (não se admite enchimento com reboco para correção de erros.

Os blocos não podem ser quebrados pelo pedreiro. O projeto deve ser modulado de forma a se obter um número inteiro de blocos (mais meio bloco), sem necessidade de cortes.

O usuário não pode trocar portas e janelas de lugar, muito menos demolir paredes.


O projeto pode prever que algumas paredes não tenham função estrutural. Essas paredes podem ser cortadas para colocação de eletrodutos e tubulações hidráulicas (às vezes, são denominadas de “paredes hidráulicas”).

As paredes hidráulicas podem ser executadas com tijolos cerâmicos comuns ou com blocos de concreto não estrutural (de menor resistência).

Deve-se ter cuidado de evitar que as lajes se apoiem nas paredes hidráulicas (deixando um espaço vazio entre a laje e o topo da parede).


Edifício de alvenaria estrutural de blocos cerâmicos(Condomínio popular de 4 pavimentos)

Observar ausência de vigas e pilares!


Residência unifamiliar de alto padrão em alvenaria estrutural


Edifício de alto padrão em alvenaria estrutural de blocos

de concreto


Felice Condomínio Club, localizado em Curitiba

Edifício de alvenaria estrutural de blocos de concreto: dois subsolos, térreo e duas torres com 19 pavimentos.A Construtora Baú adotou a solução em alvenaria estrutural para reduzir em dois meses o prazo de entrega do empreendimento.


Vantagens do edifício de alvenaria estrutural:

Menor desperdício de material e de mão-de-obra.

Redução do tempo de execução, com redução de custo.

Canteiro de obras limpo e com grande controle de todas as etapas da execução.

Ideal para construções de baixa renda, condomínios residenciais de pequena altura (4 a 5 andares, apesar de já se dispor de experiência com edifícios mais altos).

Também indicado para edifícios mais altos: 10, 15 até 20 andares, desde que haja materiais adequados e mão-de-obra qualificada nas proximidades.


Desvantagens do edifício de alvenaria estrutural:

Exigência de controle rigoroso em todas as etapas da construção (fiscalização intensa).

Exigência de mão-de-obra mais qualificada. Em geral, énecessário dar treinamento aos operários.

A construção deve ser modulada, o que limita o projeto arquitetônico quanto às dimensões dos vãos e o posicionamento das paredes.

Há uma certa limitação quanto à altura do edifício.


2. COMPONENTES DA ALVENARIA

Componentes da alvenaria estrutural:

Bloco: componente básico da alvenaria (cerâmico ou de concreto)

Junta de argamassa: utilizada na ligação dos blocos

Graute: microconcreto (feito com agregados graúdos de pequeno diâmetro) e auto-adensável (grande fluidez, não precisa de vibração), usado para preenchimento de espaços vazios de blocos com a finalidade de solidarizar armaduras à alvenaria ou aumentar sua capacidade resistente.

Armaduras: aço para concreto armado CA e aços para concreto protendido CP (nas alvenarias protendidas).


Blocos de concreto: conforme fabricante "GIASSETTI"

Bloco Hidráulico

Estrutural (4.5MPa) C ESP PESO 39 14 12,5

Exige-se que os blocos estruturais possuam resistência característica à compressão, fbk, de no mínimo 4,5 MPa.A resistência é dada em termos da área bruta do bloco.


Bloco Interno

Estrutural (4.5MPa) C ESP PESO39 14 12 19 14

Vedação C ESP PESO 39 09 09 x 14 8,3 x 19 9,5


Meio Bloco


19 8,8

Vedação C ESP PESO 19 09 4,8

Meio bloco + junta + meio bloco = um bloco inteiro

C = 19 + 1 + 19 = 39 cm


Canaleta Interna

Estrutural (4.5MPa) C ESP PESO 39 14 13

19 15

Para a colocação de armaduras e preenchimento com graute, formando cintas


Meia Canaleta

Estrutural (4.5MPa)

C ESP PESO 19 14 6,3

19 8,3

Vedação C ESP PESO 19 09 4,6


Bloco Modular "34"



Bloco Modular "54"



Bloco Chanfrado 45º


Existem várias empresas fabricantes de blocos estruturais (pesquisar na internet).


Blocos cerâmicos:

Bloco cerâmico estrutural inteiro

L A C Peso

7 19 39 4,30

9 19 29 3,60

9 19 39 5,50

11.5 19 29 4,00

11.5 19 39 5,10

14 19 29 4,80

14 19 39 5.70

19 19 29 5,80

19 19 39 7,00

L = larguraA = alturaC = comprimento

Resistência mínima:fbk= 4,5 MPa


Meio bloco estrutural cerâmico

L A C Peso

7 19 19 2,25

9 19 14 1,85

9 19 19 2,40

11.5 19 14 2,10

11.5 19 19 2,70

14 19 14 2,50

14 19 19 2.90

19 19 14 3,00

19 19 19 3,60


Bloco cerâmico estrutural compensador

L A C Peso

7 19 04/09 -

7 19 39 4,50

9 19 02/04/6,4/09 -

11,5 19 02/04/6,4/09 -

14 19 02/04/6,4/09 -

19 19 02/04/6,4/09 -


Canaleta cerâmica estrutural

L A C

9 19 29/39

11,5 19 29/39

14 19 29/39

14 19 34/44

19 19 29/39

Usada como forma para vergas e cintas de amarração.


Canaleta cerâmica estrutural em J

Usada como formas para cintas de borda para apoio das lajes

L Altura

Aa x Ab C

9 7/9/11x19 29/39

11,5 7/9/11x19 29/39

14 7/9/11x19 29/39

19 7/9/11x19 29/39


BLOCOS CERÂMICOS ESPECIAIS

BLOCO CERÂMICO 45º - BLOCO ELÉTRICO - BLOCO HIDRÁULICO


Bloco cerâmico estrutural de amarração

L A C Peso

14 19 34 6,40

14 19 44 7,20


3. MODULAÇÃO

O comprimento do bloco define o módulo horizontal, ou módulo em planta.

A altura do bloco define o módulo vertical, a ser adotado nas elevações.

As dimensões da edificação, em planta e em elevação, devem ser moduladas, evitando-se enchimentos.

Módulo horizontal: é igual ao comprimento real do bloco mais a espessura de uma junta.

c = comprimento real do bloco;j = espessura da junta (em geral, j =1 cm)

2M = c+j ; c=2M-j


c = comprimento real do bloco

2M = comprimento nominal

M=15 cm e M=20 cm são os módulos mais usados

As dimensões reais de uma edificação em planta, entre faces dos blocos, ou seja, sem se considerar os revestimentos, serão sempre determinadas pelo número de blocos e juntas.

É importante que a espessura (ou largura) nominal do bloco (largura real L + uma junta) seja igual ao módulo M.

c = 29 cm ; 2M=29+1=30 cm ; M=15 cmL= 14 cm ; L+1=15 cm = M

c (cm) 2M (cm) M (cm) 14 15 19 20 29 30 15 34 35 39 40 20 44 45 54 55

Bloco ideal para modulação de 15 cm


c = 39 cm ; 2M=39+1=40 cm ; M=20 cmL= 19 cm ; L+1=20 cm = M Bloco ideal para

modulação de 20 cm

Adotando o módulo de 15cm, as dimensões em planta devem ser múltiplas de 15. Adotando o módulo de 20cm, as dimensões serão múltiplas de 20.

Assim, o módulo a ser adotado deve ser aquele que ocasione as menores alterações em uma planta arquitetônica previamente concebida.

O ideal é que o módulo longitudinal M seja igual à espessura nominal da parede. Com isso, evita-se o uso de blocos especiais e uma série de problemas na ligação de duas paredes.

O projetista deve avaliar se a espessura das paredes deve ser de 15 cm ou de 20 cm (ou outro valor, em função do carregamento, altura do edifício, etc.) e depois escolher a modulação a ser adotada (M = L+1cm).

A modulação vertical, em geral é igual a 20cm, já que os blocos são fabricados com altura real de 19 cm.



Amarração entre paredes e modulação vertical

Amarração direta de paredes: obtida por interpenetração dos blocos, com juntas verticais defasadas (opção preferencial de amarração)


Amarração direta de paredes


Amarração indireta de paredes: deve ser evitado


Canto com modulação e largura iguais

Bloco: c=29cm ; L=14cm ; M=15 cm

ou Bloco: c=39cm; L=19cm; M=20cm

Basta desenhar duas fiadas para esclarecer o detalhe!


Borda com modulação e largura iguais, com bloco especial de três módulos

Bloco: c=29cm ; L=14cm ; M=15 cm e bloco especial c=44cm

Basta desenhar duas fiadas para esclarecer o detalhe!


Borda com modulação e largura iguais, sem bloco especial de três módulos, mas usando meio bloco

Neste caso, a junta vermelha ficará a prumo nas três primeiras fiadas. A junta só ficará defasada na quarta fiada. Recomendável grampear!

São necessárias quatro fiadas para esclarecer o detalhe!


Amarrações com blocos de concreto de 34cm e 54cm

Amarração em T com blocos especiais


Planta da primeira fiada

Modulação primeira fiada


4. TERMOS E DEFINIÇÕES

elemento de alvenaria não-armado: elemento de alvenaria no qual a armadura é desconsiderada para resistir aos esforços solicitantes; quando todo o elemento está comprimido.

elemento de alvenaria armado: elemento no qual são utilizadas armaduras passivas (CA-50 ou CA-60) que são consideradas para resistir aos esforços solicitantes; em geral, as armaduras são colocadas em pontos submetidos à tração.

elemento de alvenaria protendido: elemento de alvenaria no qual são utilizadas armaduras ativas (aço de protensão).

parede estrutural: toda parede admitida como participante da estrutura.

parede não estrutural: toda parede não admitida como participante da estrutura (“parede hidráulica”); isolar a parede da laje superior.

cinta: elemento estrutural apoiado continuamente na parede, ligado ou não às lajes, vergas ou contravergas; têm a função de distribuir as reações da laje sobre a parede.


coxim: elemento estrutural não contínuo, apoiado na parede, para distribuir cargas concentradas; é um reforço de concreto em pontos sob cargas concentradas.

enrijecedor: elemento vinvulado a uma parede estrutural com a finalidade de produzir um enrijecimento na direção perpendicular ao seu plano; para reduzir a esbeltez da parede.

viga: elemento linear, submetido à flexão, e apoiado de maneira descontínua.

verga: viga alojada sobre abertura de porta ou janela, com a função de transmissão de cargas verticais para as paredes adjacentes àabertura.

contraverga: elemento estrutural colocado sob o vão da abertura com a função de reduzir a fissuração nos seus cantos.

pilar: elemento linear que resiste predominantemente à compressão, cuja maior dimensão da seção transversal não exceda a cinco vezes a menor dimensão.

parede: elemento laminar, cuja maior dimensão excede cinco vezes a menor dimensão.


Reforço de parede: nas extremidades tracionadas pela ação do vento, foi colocada armadura e o furo foi preenchido com graute.

Verga e contraverga


Cinta com canaleta tipo J sobre canaleta tipo U


área bruta: área de um elemento ou componente considerando-se as suas dimensões externas, desprezando-se a existência de vazios.

área líquida: área de um componente ou elemento, com desconto das áreas dos vazios.

prisma: corpo de prova obtido pela superposição de blocos unidos por junta de argamassa, grauteados ou não.

Normalmente, os blocos apresentam uma área de vazios em torno de 50%. A área bruta é igual ao dobro da área líquida, aproximadamente.

Em geral, a tensão é referida à área bruta.

A NBR-6136, exige uma resistência característica à compressão do bloco de concreto, fbk, medida em relação à área bruta, com os seguintes valores mínimos:

fbk>= 6 MPa: blocos em paredes externas sem revestimento;fbk>= 4,5 MPa: blocos em paredes internas ou externas com revestimento.


A NBR-7171, menciona que para os blocos portantes cerâmicos, deve-se ter uma resistência mínima de 4 MPa.

Em geral, os fabricantes procuram fornecer fbk>=4,5 MPa para os dois tipos de blocos (concreto e cerâmico).


5. ASPECTOS CONSTRUTIVOS

Colocação da argamassa de assentamento com bisnaga: permite maior produtividade e economia de argamassa, pois evita o desperdício de material.

Observar o eletroduto colocado dentro do furo do bloco.


Funil e caneca ou balde para grautear

Assentamento do bloco:devem ser posicionados enquanto a argamassa estiver trabalhável, fazendo-se o mínimo de ajuste possível.


Primeira fiada construída, e escantilhões posicionados nos cantos. Os blocos dos cantos devem ser assentados com o auxílio de escantilhões e régua de prumo e nível

A colocação da argamassa pode ser feita de duas maneiras, conforme

especificado no projeto.


Paredes parcialmente construídas.

Observar que as dimensões e altura das janelas são definidas em função da modulação vertical (número inteiro de blocos até o peitoril).


Eletrodutos passam pela laje e descem pelos furos dos blocos

Blocos com caixas elétricas são preparados antes da execução da alvenaria e assentados no local previsto em projeto.


Instalações hidráulicas são escondidas em shafts

(poços) acessíveis para que se façam reparos sem necessidade de quebrar

parede.

A pintura pode ser feita diretamente sobre o bloco, economizando-se no reboco.


Conclusões:

A execução exige o emprego de equipamentos não usuais nas construções convencionais (edifícios de concreto armado).

É necessário ter um extremo cuidado com o prumo e o nível em todas as fiadas.

Em particular, deve-se ter extrema atenção com a primeira fiada, pois dela depende a correta confecção das paredes.

É necessário dar treinamento especial à mão-de-obra.Em geral, em uma obra com equipe não treinada, haverá

necessidade de fazer demolições, até acertar o passo.O projeto deve ser muito bem elaborado em termos de desenhos,

incluindo todos os detalhes das fiadas em planta e elevação, fiadas diferenciadas, detalhes de amarrações das paredes, localização dos pontos de grauteamento e armaduras, posicionamento de juntas de dilatação, das caixas de eletricidade, shafts e pontos de tomada d’água, de captação de esgoto, etc. Ou seja, é um projeto minucioso.


Os blocos devem ser medidos, para verificar suas dimensões e calcular a área bruta.

A resistência à compressão do bloco, fb, deve ser determinada para lotes de no máximo 20.000 blocos, ou o número de blocos necessários para construção de dois pavimentos.

Os blocos devem ser capeados com pasta de cimento ou argamassa de resistência superior à resistência do bloco na área líquida (aproximadamente 2fb), com espessura média até 3 mm.

6. ENSAIOS E RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS

Ensaio em blocos


A resistência característica do bloco, fbk, correspondendo ao quantil de 5%, deve ser maior ou igual ao valor especificado em projeto, mas não menor que 4,5 MPa.

Os valores de fbk utilizados no Brasil variam de 4,5 MPa até20MPa.

O capeamento do bloco para ensaio deve ser total (disposto em toda a superfície do bloco).


Neste caso, são ensaiados prismas formados por dois blocos, assentados com junta de argamassa de 10 mm, com tolerância de mais ou menos 3 mm. Os corpos de prova são capeados e comprimidos para determinar a resistência de prisma fp, e a resistência característica fpk.

Os prismas deverão ser grauteados, se eles devem representar uma parede que será grauteada na obra.

Ensaio em prismas

Ocasionalmente, também podem ser feitos ensaios de compressão em pequenas paredes.

• O capeamento e o argamassamentodevem ser em toda a toda a área líquida do bloco (total).


Eficiência

A resistência fk da parede real é menor que a resistência dos blocos, fbk, é menor que a resistência dos prismas, fpk, e menor que a resistência de pequena parede, fppk.

Isto ocorre por causa da interação entre a argamassa e os blocos. Comprova-se experimentalmente que a resistência da parede diminui com o aumento da espessura da junta horizontal de argamassa. Porisso, as normas limitam a espessura das juntas em 10 mm (com tolerância de 3 mm).

Não adianta aumentar muito a resistência da argamassa. Ao contrário, argamassas exageradamente resistentes podem reduzir a resistência final da parede.

Define-se como eficiência, a relação entre a resistência da parede real e a resistência de um dos corpos de prova acima.


A resistência à compressão da argamassa deve respeitar o mínimo de 1,5 MPa e o máximo de 0,7fbk,l, sendo fbk,l referida à área líquida (aproximadamente 1,4fbk, com fbk referida à área bruta).

A resistência característica à compressão da alvenaria, fk, pode ser estimada como: fk=0,70fpk ou fk=0,85fppk.

Se as juntas horizontais tiverem argamassamentoparcial, a resistência da alvenaria, fk, deve ser corrigida, multiplicando-a pela razão entre a área de argamassamento parcial e a área de argamassamentototal.


Procedimento de projeto:

Determinar a tensão de compressão de cálculo atuante na parede:

kd σσ 4,1= , onde kσ é a tensão de serviço.

Determinar a resistência de cálculo da alvenaria em função da resistência de prisma:

pkpkk

d fff

f 35,00,2

70,0

0,2===

onde K é o coeficiente de redução para argamassamento parcial.

A resistência de prisma necessária será: kpk Kf σ4

≥

kkdd ff 25,0≤→≤ σσ ou kk fK 25,0≤σ


Para escolher a resistência do bloco, deve-se considerar a eficiência parede-bloco. Esses valores variam conforme a tabela abaixo.

Eficiência parede-bloco Bloco Valor mínimo Valor máximo

Concreto 0,40 0,60 Cerâmico 0,20 0,50

Considerando os valores médios 0,50 e 0,35 para a eficiência bloco-parede, chega-se às resistências características dos blocos:

As expressões acima só servem para estimativa da resistência do bloco. É necessário realizar ensaios em prismas e ajustar a resistência do bloco e da argamassa até garantir que

kpk Kf σ4

≥

Bloco de concreto: kbk Kf σ8

≥ ; Bloco cerâmico: kbk Kf σ11

≥


As condições de obtenção da resistência fk devem ser as mesmas da região comprimida da peça no que diz respeito à porcentagem de preenchimento com graute e à direção da resultante de compressão em relação à junta de assentamento.

Quando a compressão ocorrer em direção paralela à junta de assentamento (como em vigas), a resistência característica na flexão pode ser adotada como abaixo.

fk=0,70 fpk, se a região comprimida estiver totalmente grauteadafk=0,40 fpk, em caso contrário


Tração na flexão

No caso de ações temporárias como, por exemplo, o vento, permite-se considerar a resistência à tração da alvenaria na flexão, ftk, segundo os valores da tabela abaixo (em MPa).

Resistência média à compressão da argamassa (MPa)

Direção da tração

1,5 a 3,4 3,5 a 7,0 >7,0 Normal à fiada 0,10 0,20 0,25 Paralela à fiada 0,20 0,40 0,50

Viga de alvenaria

ftk ftkTração paralela à fiada

ftk

Pilar ou parede estrutural

Tração normal à fiada


Cisalhamento na alvenaria

Espalhamento do carregamento em paredes em L com

amarração direta

45o

45o

fvk

Tensões de cisalhamento devido à interação entre

paredes

Resistência característica ao cisalhamento fvk (MPa) em juntas horizontais

Resistência média à compressão da argamassa (MPa) 1,5 a 3,4 3,5 a 7,0 acima de 7,0

0,15,010,0 ≤+ σ 4,15,015,0 ≤+ σ 7,15,035,0 ≤+ σ

fvk=0,35 MPa


Quando existirem armaduras perpendiculares ao plano de cisalhamento, envoltas por graute, a resistência característica ao cisalhamento pode ser obtida por:

7,05,1735,0 ≤+= ρvkf MPa

bd

As=ρé a taxa geométrica de armadura, sendo As a área de aço, b e d as dimensões da seção transversal.

Aderência:

Resistência característica da aderência (em MPa) Tipo Barras

nervuradas Barras

lisas Entre aço e argamassa 0,10 0,00 Entre aço e graute 2,20 1,50


Propriedades elásticas

Módulo de deformação longitudinal:

Alvenaria com blocos de concreto: Ealv=800fpk<=16.000 MPa

Alvenaria de blocos cerâmicos: Ealv=600fpk<=12.000 MPa

Coeficiente de Poisson : 0,15

Fluência: Wfinal=2Winicial (deformações no Estado Limite de Serviço)


7. RESISTÊNCIAS DE CÁLCULO DOS MATERIAIS

A resistência de cálculo, fd, é obtida como:

m

kd

ff

γ=

No caso da aderência entre o aço e o graute, ou a argamassa, deve ser usado . 5,1=mγ

As verificações nos Estados Limites de Serviço são feitas com as resistências características, ou seja, com 0,1=mγ

Valores de mγ

Combinações de ações Alvenaria Graute Aço Normais 2,0 2,0 1,15 Especiais ou de construção 1,5 1,5 1,15 Excepcionais 1,5 1,5 1,0


8. ESTADOS LIMITES

O projeto deve ser feito com base no conceito de Estados Limites, como para as estruturas de concreto armado.

As verificações relativas aos Estados Limites Últimos devem garantir segurança contra a ocorrência de todos os modos possíveis de ruína.

Os Estados Limites de Serviço (ou de Utilização) estão relacionados à durabilidade, aparência, conforto do usuário e funcionalidade da estrutura.


9. AÇÕES A CONSIDERAR

Ações permanentes:

Peso próprio: pode-se considerar o peso específico de 12kN/m3

para alvenarias de blocos cerâmicos vazados e 14 kN/m3 para blocos vazados de concreto. Para blocos de concreto preenchidos com graute, considerar o peso específico de 24 kN/m3.

Revestimentos, enchimentos, peso próprio de lajes: igual visto em concreto armado.

Imperfeições geométricas (desaprumo de paredes): igual visto em concreto armado

Ações variáveis:

Cargas acidentais, ações do vento, etc.: igual visto em concreto armado.


Ações de cálculo:

Uma ação de cálculo Fd é obtida através da majoração da ação característica Fk, exatamente como visto em concreto armado.Em análise linear, pode-se majorar o esforço solicitante de serviço, para obter o esforço solicitante de cálculo.

Tipo: kfd MM γ= , onde 40,1=fγ

Combinações de ações:

Quando há mais de uma ação variável, fazemos as combinações das ações, exatamente como foi visto em concreto armado.


10. DISTRIBUIÇÃO DAS CARGAS VERTICAIS

Dispersão das cargas verticais


As cargas tendem a se uniformizar em direção à base do edifício.

O produto p1a1 deve ser igual à resultante de todas as cargas aplicadas à esquerda da linha central das aberturas.

O produto p2a2 deve equilibrar as cargas aplicadas à direita.

PAREDES ISOLADAS


As reações p1 e p2 estão em kN/m e são valores de serviço, se as cargas aplicadas forem de serviço (como é usual).

Se o bloco tem uma largura L (cm), as tensões normais de compressão na base do edifício serão:

Lp

k 1001

1 =σ , kN/cm2 ou Lp

k 10010 1

1 =σ , MPa

Lp

k 1002

2 =σ , kN/cm2 ou L

pk 100

10 22 =σ , MPa

Com esses valores da tensão de compressão, determina-se a resistência de prisma e a resistência de bloco, como visto anteriormente.

14

kpk Kf σ≥ , se 21 kk σσ >

Blocos de concreto: 18

kbk Kf σ≥

Blocos cerâmicos: 111

kbk Kf σ≥


Nesse processo não são consideradas as interações entre paredes. O processo é simples e fica a favor da segurança.

Um processo mais sofisticado, considerando a interação entre paredes, pode ser mais econômico. Neste caso, são feitos agrupamentos entre paredes, mas é necessário ter um bom critério para se fazer os agrupamentos.

Caso seja considerada a interação de paredes, deve ser verificada e garantida a resistência ao cisalhamento das interfaces (deve haver junta travada entre as paredes). A existência de aberturas pode limitar a interação.

O mais simples e seguro é considerar paredes isoladas.


11. VIGAS E VERGAS

Vão de cálculo: é o menor valor entrea) a distância entre as faces dos apoios mais a altura da seção

transversal da vigab) a distância entre eixos dos apoios

Seção transversal: deve ser considerada com suas dimensões brutas, desconsiderando-se revestimentos.

A viga é calculada para o peso próprio mais a carga contida dentro da região triangular mostrada na figura. Essa carga pode incluir parte da reação da laje, dependendo do tamanho e da localização da abertura.


12. PILARES

Altura efetiva (ou comprimento de flambagem):igual à altura real do pilar, se houver travamentos que restrinjam os

deslocamentos horizontais ou as rotações das suas extremidades na direção considerada;

ao dobro da altura para pilar engastado em uma extremidade e livre na outra.

Seção transversal:Devem-se considerar as dimensões brutas, sem revestimentos.

Carregamento para os pilares:Devem ser consideradas excentricidades do carregamento, dimensionando-se os pilares à flexão composta.


13. PAREDESAltura efetiva (he): mesmo critério adotado para os pilares.

Espessura efetiva (te):

Paredes sem enrijecedores: te=t, onde t é a espessura da parede, sem considerar os revestimentos.

Paredes com enrijecedores regularmente espaçados: te=δ t, onde δ édado na tabela seguinte.


Valores do coeficiente δ lenr/eenr tenr/t=1 tenr/t=2 tenr/t=3

6 1,0 1,4 2,0 8 1,0 1,3 1,7 10 1,0 1,2 1,4 15 1,0 1,1 1,2

20 ou mais

1,0 1,0 1,0

Interpolar para valores intermediários

A espessura efetiva te=δ t é utilizada apenas para o cálculo da esbeltez da parede. Para o cálculo da área da seção resistente, deve-se considerar sempre a espessura real t.


Esbeltez:

O parâmetro de esbeltez λ de uma parede ou pilar é definido por

λ = he/te. Observe que isto é diferente do índice de esbeltez

convencional λo = comprimento de flambagem dividido pelo raio de giração. 12λλ =o

Valores máximos permitidos para a esbeltez λ de paredes e pilares

Não armados 24 Armados 30

Os elementos estruturais armados devem respeitar as armaduras mínimas que serão apresentadas mais à frente.


14. INTERAÇÃO PARA AÇÕES HORIZONTAISInteração em flanges (abas):

Considera-se que existe a interação, quando se tratar de flange com amarração direta.

Em outras situações de ligação, a interação só deve ser considerada se existir comprovação experimental de sua eficiência.

O comprimento de cada flange não deve exceder o limite abaixo.

f f f

f

ação do vento no painel de

contraventamento


Em nenhuma hipótese, poderá haver superposição de flanges.

Os flanges (abas) devem ser utilizados tanto para o cálculo da rigidez do painel de contraventamento, quanto para o cálculo das tensões normais devidas à flexão provenientes das ações horizontais.

Os flanges não devem ser considerados na absorção dos esforços cortantes durante o dimensionamento.

A distribuição das ações do vento para os diversos painéis de contraventamento é feita com o mesmo modelo apresentado para concreto armado. Cada painel é substituído por uma mola de rigidez K.

Para determinar a rigidez da mola, pode-se adotar o modelo de paredes isoladas ou o modelo de paredes com aberturas.


Modelo de paredes isoladas (método mais simples):

Neste caso, considera-se que as aberturas separem as paredes adjacentes.

A rigidez K1 e K2 de cada painel édeterminada em função do momento de inércia das paredes P1 e P2, considerando-se as abas existentes.

Os lintéis (trechos horizontais sobre as aberturas) não são considerados e ficam sem flexão devida ao vento.


Modelo de paredes com aberturas:

Neste caso, a parede é assimilada a um pórtico plano. A rigidez equivalente do pórtico é calculada como em concreto armado.

É importante considerar que as barras horizontais do pórtico possuam extremidades rígidas, para evitar uma flexão excessiva e irreal.

Os lintéis ficam solicitados à flexão e cortante (logo, devem ser dimensionados para essas solicitações).


Após obter as forças horizontais em cada painel de contraventamento, determinam-se os seus esforços solicitantes: momentos fletores, esforços cortantes e esforços normais (no caso do modelo de pórtico).

Carregamento e esforços solicitantes na parede devidos ao vento


15. CORTES E JUNTAS

Não é permitido corte individual horizontal de comprimento superior a40 cm em paredes estruturais. Não são permitidos cortes horizontais em uma mesma parede cujos comprimentos somados ultrapassem 1/6 do comprimento total da parede.

Cortes verticais, de comprimento superior a 60 cm, realizados em paredes definem elementos estruturais distintos.

Não são permitidos condutores de fluidos embutidos em paredes estruturais, exceto quando a instalação e a manutenção não exigirem cortes (com o uso de blocos hidráulicos especiais, por exemplo).

Devem ser previstas juntas de dilatação no máximo a cada 24 m da edificação em planta. Esse limite pode ser alterado desde que se faça uma avaliação mais precisa dos efeitos da variação de temperatura sobre a estrutura.


Deve ser analisada a necessidade de colocação de juntas verticais de controle de fissuração em elementos de alvenaria com a finalidade de prevenir o aparecimento de fissuras provocadas por variação de temperatura, expansão, variação brusca de carregamento e variação da altura ou da espessura da parede.


16. DESLOCAMENTOS LIMITES

Os deslocamentos finais dos elementos fletidos (lajes e vigas), incluindo efeitos da fluência e da fissuração, não devem ser maiores que L/150 ou 20 mm, para peças em balanço, e L/300 ou 10 mm, nos demais casos. (Na NBR-6118: L/125 e L/250)

Os deslocamentos podem ser parcialmente compensados por contraflecha, desde que elas não sejam maiores que L/400.

Os elementos estruturais que servem de apoio para alvenaria (lajes, vigas, etc.) não devem apresentar deslocamentos maiores que L/500 ou 10 mm ou rotação maior que θ=0,0017 rad.


17. HIPÓTESES PARA O DIMENSIONAMENTO

A) ALVENARIA NÃO ARMADA

No projeto de alvenaria não armada submetida a tensões normais, admitem-se as seguintes hipóteses:

as seções transversais planas se mantêm planas após a deformação;

as máximas tensões de tração de cálculo devem ser menores ou iguais à resistência à tração de cálculo ftd da alvenaria;

as máximas tensões de compressão de cálculo devem ser menores ou iguais à resistência à compressão de cálculo fd da alvenaria, para compressão simples, e a 1,3fd para compressão na flexão;

as seções transversais submetidas à flexão simples e à flexo-compressão devem ser consideradas no Estádio I (como material elástico linear).


B) ALVENARIA ARMADA

No projeto de alvenaria armada submetida a tensões normais, admitem-se as seguintes hipóteses:

as seções transversais planas se mantêm planas após a deformação;

as armaduras aderentes têm a mesma deformação que a alvenaria em

seu entorno (aderência perfeita, igual ao concreto armado - CA);

a resistência à tração da alvenaria é nula (igual ao CA);

as máximas tensões de compressão de cálculo devem ser menores ou

iguais à resistência à compressão de cálculo fd da alvenaria;

a distribuição de tensões de compressão nos elementos submetidos à

flexão pode ser representada por um diagrama retangular (igual ao CA);

o máximo encurtamento da alvenaria em flexão é 0,35% (igual ao CA);

o máximo alongamento do aço se limita em 1% (igual ao CA).


18. DIMENSIONAMENTO DA ALVENARIA ÀCOMPRESSÃO SIMPLES

Resistência de cálculo de paredes

Em paredes de alvenaria estrutural, o esforço resistente de cálculo édado por

ARfN drd = onde

rdN = força normal resistente de cálculo

df = resistência à compressão de cálculo da alvenaria A = área da seção resistente R = redutor devido à esbeltez da parede, sendo

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=

3

401

λR , onde

e

e

th

=λ


Se for considerado o comprimento de 1 m de parede de espessura real t cm, sem revestimento, A= 100t, cm2. Se fd estiver em kN/cm2, o esforço normal resistente Nrd estará em kN/m.

A segurança é garantida se Nd<=Nrd, onde Nd é o esforço normal solicitante.

A contribuição de eventuais armaduras existentes em paredes de blocos cerâmicos será sempre desconsiderada.

Pode-se aumentar a capacidade resistente das paredes, aumentando a resistência do bloco e/ou fazendo grauteamento dos blocos.

OBS: A NBR-10837 (para blocos de concreto) permite um aumento de 12,5% no valor de Nrd em paredes armadas com taxa de armadura >=0,2%. A resistência da alvenaria fd é correlacionada com a resistência do prisma fpk cheio de graute.


Exemplo: k

altura efetiva he=h (parede travada pelas lajes)

espessura efetiva te=t (sem enrijecedores)

Esforço normal de cálculo: 98704,1 == xNd kN/m

Esbeltez: 242014280

<===e

e

t

hλ OK!

Redutor: 875,040

201

3

=⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=R


140014100100 === xtA cm2 ; ddrd fxxfN 1225875,01400 ==

Igualando 08,0122598

==→= ddrd fNN kN/cm2 8,0=df MPa

Considerando argamassamento parcial com K=0,74:

fpk=2,29/0,74=3,09 MPa ; fbk=3,27/0,74=4,42 MPa

Se 8,00,2

== kd

ff MPa 6,1=→ kf MPa

Se 29,27,0

6,17,0 ==→= pkpkk fff MPa (Resistência de prisma)

Admitindo eficiência bloco-prisma = 0,7

27,37,0

29,2

7,0=== pk

bk

ff MPa; bloco com 5,4=bkf MPa


Resistência de cálculo de pilares

Em pilares de alvenaria estrutural não armados, o esforço resistente de cálculo é dado por

ARfN drd 9,0= com as mesmas definições dadas para as paredes.

Em pilares de alvenaria armada, o esforço resistente de cálculo é dado por

( )RAfAfN ssddrd += , sendo ydsd ff 5,0=

onde df é a resistência de cálculo da alvenaria, baseada no prisma cheio de graute.

A tensão no aço é limitada a 0,5fyd para evitar uma fissuração excessiva (em peças fletidas) e para garantir a aderência entre as barras de aço e o graute. Por isso, a contribuição das armaduras épequena em peças comprimidas, não sendo uma solução econômica.


Forças concentradas em áreas reduzidas:

a região de contato deve possuir a dimensão mínima a indicada na figura abaixo;

a tensão de contato deve ser menor ou igual a 1,5 fd.

⎩⎨⎧

≥mm

ta

50

3/

d

d fab

F5,1≤


19. DIMENSIONAMENTO À FLEXÃO SIMPLES

A) Alvenaria não armada

O momento fletor resistente de cálculo pode ser obtido com auxílio da figura abaixo, onde se admite que a peça esteja no Estádio I.

Deve-se limitar dc f3,1≤σ e tdt f≤σ . Para seção retangular: tc yy = , tc σσ = .

Logo, o momento resistente é tdrd fbh

M6

2

= (= momento de fissuração).


Exemplo: viga b=19 cm e h=40cm; tração paralela à fiada: ftk=0,50 MPa (ver tabela na página 67)

Considerando 14=alvγ kN/m3, a carga máxima na viga é 73,165,019,014max == xxp kN/m.

25,00,2

== tktd

ff MPa ; 025,0=tdf kN/cm2

1276

025,04019 2

==xx

M rd kNcm ; 27,1=rdM kNm


O momento máximo de serviço é 24,012

2max ==

lpM k kNm

O momento máximo solicitante de cálculo é 34,04,1 == kd MM kNm.

Logo, drd MM > e a viga (verga) resiste ao carregamento sem armadura.

Esse cálculo foi feito considerando o valor máximo para ftk, o qual depende da resistência da argamassa (ver tabela na pág. 67).

Por prudência, é sempre recomendável que as vigas (e vergas) sejam armadas. Neste caso, basta adotar uma armadura mínima.

bhAs 100

10,0min, = , cm2


B) Alvenaria armada

Neste caso, o dimensionamento é feito como para uma viga de concreto armado.

Resistência à compressão da alvenaria: Se a compressão for paralela às juntas (vigas):

pkk ff 70,0= , onde pkf = resistência de prisma grauteado

pkk ff 40,0= , onde pkf = resistência de prisma vazio

Se a compressão for normal às juntas (pilares):

pkk ff 70,0= , sempre

Deve-se reduzir kf em função do argamassamento parcial.

Finalmente, 5,2kd ff =

Resistência do aço: yds ff 5,0= , onde 15,1ykyd ff =

fd=fk/2,0


Seção retangular com armadura simples

4,02

≤=d

d

fbd

Mμ ; ( )μξ 21125,1 −−=

s

ds f

fbdA ξ8,0= ; bhAA ss 100

10,0min, =≥


Seção T com armadura simples

f

m

s

ff

tb f 6≤ (pg. 84)

Momento resistido pela mesa: ( ) dffmdm ftdtbM 5,0−=

Limitação: dmd MM ≤

dt f 5,0≤Restrições:

O dimensionamento é igual de seção retangular com largura mb .

dm

dm

dm

d

fdb

M

fdb

M22

≤=μ ; ( )μξ 21125,1 −−=

s

dms f

fdbA ξ8,0= ; totalreass AAA ,min, 100

10,0=≥

3hbm ≤ onde h é a altura da parede

acima do nível analisado


20. DIMENSIONAMENTO AO ESFORÇO CORTANTE

A) Cisalhamento em paredes estruturais

d

Cisalhamento em juntas horizontais

vd

d

junta considerada

seção da parede

σ = tensão normal na junta para as cargas permanentes multiplicadas por 0,9.

fvd=fvk/2,0, onde fvké dado em função de

σ na pg. 68.

tL

Vdvd =τ

Se τvd<=fvd, pode-se dispensar o uso de armaduras de cisalhamento.


Se a tensão convencional de cisalhamento τvd for maior que fvd, éobrigatório o uso de armadura de cisalhamento.

Em elementos submetidos à flexão simples é obrigatório o uso de armaduras de cisalhamento.

B) Elementos com armadura de cisalhamento

Tensão convencional de cisalhamento: vdτ

Em vigas: db

V

w

dvd =τ , =wb largura da seção retangular ou da

nervura das seções T

Restrição: 7,0≤vdτ MPa, para evitar esmagamento da alvenaria.

( )yd

vdvdwsw f

fbA

5,0

100 −=

τ, cm2/m Armadura transversal:

Em paredes: vdτ como anteriormente


A armadura transversal será sempre paralela à direção da força cortante (estribos verticais nas vigas e horizontais nas paredes e pilares).

O espaçamento máximo é de 0,5 d.Nas vigas, ainda tem que respeitar o espaçamento de 30 cm.Nas paredes armadas ao cisalhamento, tem que respeitar 60 cm.

wwsw bA 100min,min, ρ= , cm2/m onde %05,0min, =wρ

Armadura mínima:


21. DIMENSIONAMENTO À FLEXO-COMPRESSÃO

A) Alvenaria não armada

As tensões normais de compressão devem satisfazer à seguinte inequação:

ddd fW

M

AR

N≤+

3,1,

onde A = área da seção resistente; R = coeficiente redutor devido à esbeltez (ver compressão simples);

yIW = = módulo de resistência da seção;

dN e dM = esforço normal e momento fletor de cálculo;

1,3 é o coeficiente de correção para flexão

df = resistência à compressão de cálculo da alvenaria (ver pg. 103)

Caso exista tensão de tração, seu valor máximo deve ser menor ou igual à resistência à tração de cálculo ftd.


B) Alvenaria armada

O dimensionamento à flexo-compressão da alvenaria armada é feito como no caso do concreto armado, com as seguintes alterações:

* No lugar de cdσ , adotar df ;

* No lugar de ydf , usar ydf5,0

Com essas alterações, podem-se usar as tabelas de flexo-compressão do Volume 3 de Curso de Concreto Armado.


C) Excentricidades

Deve-se considerar a excentricidade acidental ea do esforço normal, para levar em conta as imperfeições geométricas locais de pilares, como em concreto armado.

400e

ah

e = , eh = altura efetiva do pilar ou parede

Em elementos com esbeltez λ=he/te>12, deve-se considerar a excentricidade de segunda ordem

( )t

he e

2000

2

2 =

onde t é a espessura da peça no plano da flexão.


22. Disposições construtivas

Cobrimentos

As barras de armadura horizontais dispostas nas juntas de assentamento devem estar totalmente envolvidas pela argamassa, com um cobrimento mínimo de 15 mm na horizontal.

As barras envolvidas por graute devem ter um cobrimento mínimo de 15 mm, não contanto a espessura do bloco.

Armaduras mínimas

Em vigas e paredes de alvenaria armada, a área da armadura longitudinal principal não será menor que 0,10% da área da seção transversal.

Em paredes de alvenaria armada, deve-se dispor uma armadura secundária, perpendicular à principal, com área mínima de 0,05% da seção transversal.


A armadura colocada em juntas de assentamento para reduzir efeitos nocivos de variações de temperatura, fissuração ou para garantir ductilidade, deve ter taxa geométrica no mínimo igual a 0,03%.

Em pilares de alvenaria armada, a taxa mínima de armadura longitudinal é igual a 0,30%.

Em vigas com estribos, a taxa mínima dessa armadura é 0,05%.

Armadura máxima

Armaduras alojadas em um espaço grauteado (furo vertical ou canaleta) não podem ter área da seção transversal maior que 8% da seção do graute, incluindo-se eventuais emendas por traspasse.

Diâmetro máximo das barras

As barras da armadura não devem ter diâmetro superior a 6,3 mm,quando localizadas em juntas de assentamento, e 25 mm em qualquer outro caso.


Outras observações:

Espaços livres entre barras em vigas e pilares

Espaçamento dos estribos dos pilares

Ancoragem e emendas das armaduras

Ganchos das barras de aço

Ver Curso de Concreto Armado

FIM

alvenaria 01 2009 - unesp...com alvenarias de vedação prof. josé milton de araújo - furg - 2009...

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