Comparação entre os resultados obtidos para cada modelo

Ao analisar isoladamente os resultados das cargas médias de ruptura dos protótipos (Tabela 7), nota-se que a utilização ou não do reforço na região das aberturas não alterou significativamente a resistência desses, visto que a ruptura sempre ocorreu pelo esmagamento dos blocos. Além disso, o primeiro resultado apresenta um coeficiente de variação muito alto, não garantindo a confiabilidade no valor encontrado. -40000 -35000 -30000 -25000 -20000 -15000 -10000 -5000 0 0 50 100 150 200 250 300 Fo rç a (N ) Tempo (s)

Protótipos com treliça plana

Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3

Dessa forma, a análise apenas da resistência entre os modelos não é suficiente para definir a eficiência do conjunto. Pelas variáveis envolvidas, não é coerente observar os resultados da Tabela 7 e afirmar que uma alvenaria sem reforço é mais resistente que uma alvenaria com reforço de treliças planas, por exemplo. Tão pouco se pode afirmar qual dos dois modelos de reforço é mais indicado, uma vez que os dados obtidos são provenientes de protótipos que não suportariam cargas significativamente mais elevadas do que as encontradas, devido à fragilidade e baixa resistência dos materiais que os compõe, independente do reforço empregado.

Tabela 7 – Resultado geral dos ensaios com os protótipos.

Protótipos Cargas médias de ruptura (KN) Coeficiente de Variação (%)

Sem reforço 35,387 27,04

Reforço de barras de aço 36,824 6,53

Reforço de treliças planas 34,109 7,40

Fonte: Autora (2014).

Entretanto, é possível observar o modo que a ruptura ocorreu e o comportamento de cada modelo.

Os modos de ruptura que mais se destacam são o do protótipo sem nenhum reforço e os dos protótipos com reforço na junta de assentamento. Nota-se que todas as peças sem reforço tiveram a ruptura demarcada no centro do vão, com o colapso da estrutura, enquanto que nos protótipos com reforço as predominâncias das rupturas foram nos locais mais sensíveis da peça (no apoio, no canto da abertura ou num bloco isolado). Esse resultado evidencia a necessidade da utilização das vergas ou de reforços na abertura.

Entre os protótipos com reforço de barras de aço e treliça plana a variação no comportamento é menos perceptível, mas ela também ocorreu. Foi possível visualizar durante a execução dos ensaios que os protótipos com barras de aço apresentaram maior deformação no centro do vão do que os protótipos com treliças planas.

5 CONCLUSÃO

Com o objetivo de testar o comportamento e a eficiência da substituição das vergas de concreto armado por reforços com treliças planas e barras de aço, construíram-se protótipos de alvenaria, simulando a abertura de uma porta ou janela, um deles sem reforço, um modelo usando treliça plana de aço e outro usando barras de aço, com posterior verificação do comportamento mecânico destes modelos. Para isso, foram realizados ensaios de resistência também com os materiais constituintes do protótipo, o bloco cerâmico e a argamassa. Trabalhou-se com a possibilidade dos modelos de reforços serem aceitos, com suas limitações.

Como visto, blocos cerâmicos de qualidade e em conformidade com as exigências da norma dificilmente são encontrados, e não foi diferente na presente pesquisa, pois o bloco disponível e utilizado apresentou resistências muito mais baixas do que exigido. Isso demonstrou que os protótipos não alcançariam altas propriedades mecânicas para a finalidade do ensaio.

Outro fator observado foi a defasagem entre a resistência mecânica da argamassa e do bloco cerâmico. O ideal seria que os materiais apresentassem resistências semelhantes, tornando o conjunto mais homogêneo, o que resultaria no surgimento das fissuras e trincas nos locais em que a peça estava sofrendo maior solicitação e não nos locais onde o material era mais fraco, como ocorreu com alguns dos protótipos testados.

Por outro lado, sabe-se que nas obras não é comum o rigor na dosagem da argamassa de assentamento, e que essa tende a ter um maior consumo de aglomerantes com inevitável aumento de sua resistência, e, dessa forma, o comportamento do protótipo foi semelhante a de uma alvenaria: heterogêneo.

Os protótipos foram ensaiados, conhecendo-se as propriedades dos materiais, e a influência dessas diferentes propriedades foi constatada nos ensaios. Mas mesmo assim também foi possível avaliar a influência das substituições empregadas no reforço da abertura.

Diante do exposto, constatou-se que analisar isoladamente o resultado das cargas aplicadas não seria suficiente para definir a eficiência do sistema, primeiramente devido a semelhança entre as médias de forças aplicadas em cada modelo, o que ocorreu devido a baixa resistência dos materiais que constituíam o

protótipo. Logo, o reforço na abertura não aumentaria significativamente a resistência do protótipo (35,387KN; 36,824KN; 34,109KN), apenas alteraria o modo de ruptura próximo a abertura, cumprindo o papel ao qual foi encarregado.

Ao analisar o comportamento de cada modelo, ficou evidente a necessidade de empregar a verga ou o reforço na abertura, pois todos os protótipos sem reforço apresentaram a fissuração inicial e a ruptura no centro do vão, onde estão concentradas as tensões de tração.

Tanto o reforço com barras de aço, quanto o reforço com treliças planas foi suficiente para absorver a maior tensão no centro da abertura, e direcionar a ruptura para outros pontos dos protótipos. No caso das barras de aço, quando a ruptura não ocorreu pelo esmagamento pontual do bloco cerâmico, ela ocorreu no canto da abertura, onde estão concentrados os esforços de compressão. Já os protótipos com treliças planas apresentaram a ruptura na lateral da abertura, o que pode ter ocorrido pela concentração de tensões, ou por ser o apoio do protótipo.

Apesar das rupturas terem ocorrido em locais parecidos para os protótipos com reforço de barras de aço e com treliças planas, a principal diferença entre o comportamento dos dois modelos foi a deformação no centro do vão, visualmente mais acentuada para os modelos com barras de aço do que para os modelos com treliças planas. Este comportamento sugere que a configuração das treliças é mais eficaz para distribuir os esforços no local, causando menor deformação na abertura.

Além disso, notou-se na construção das peças de alvenaria, que a utilização das treliças planas é mais fácil e rápida. Para as barras de aço foi necessária a utilização do arame recozido para fazer a ligação entre os dois vergalhões, de forma a garantir que nenhum dos dois deslizasse para fora da argamassa ou simplesmente mudassem de posição quando recebesse a pressão dos blocos da fiada superior. Já a treliça plana, por sua própria configuração de ser formada por duas barras longitudinais e fios sinusoidais soldados entre elas, não necessita da amarração com o arame recozido, tornando o processo construtivo mais ágil.

A treliça plana é feita para o emprego em reforços de alvenaria, recebendo tratamento em fábrica para ficar exposta ao tempo e ser utilizada com a argamassa, sem a necessidade de cobrimento, como é o caso da barra de aço, que sofre oxidação, não apenas pelo contato com o ar, mas também pela ação corrosiva da cal.

Pelo comportamento apresentado, nota-se que o canto da abertura ainda é um local suscetível a fissuração. Talvez pelas limitações das propriedades do aço, que atua resistindo aos esforços de tração e não aos de compressão que são predominantes nesse local. E essa pode ser a justificativa mais plausível para o emprego de peças de concreto armado (vergas) como reforços nas aberturas. Outro fator pode ter sido o emprego do reforço em apenas uma junta de assentamento, mais afastada da abertura, não sendo suficiente para resistir aos esforços.

Para o esclarecimento dos resultados encontrados o ideal seria realizar novamente os ensaios utilizando blocos cerâmicos com maior qualidade e normatizados, para garantir a padronização e resistência mínima destes. A partir disto, realizar a dosagem da argamassa até alcançar uma resistência semelhante ao do bloco, para trabalhar com o prisma mais homogêneo possível.

Analisar o comportamento e o desempenho dos protótipos possibilitou compreender a necessidade do reforço nas aberturas de portas e janelas das alvenarias, que indicou ser indispensável para a preservação dos vãos da alvenaria. A substituição das vergas convencionais pelo reforço com treliças planas e barras de aço se mostrou eficiente para conter os esforços de tração no centro da abertura, porém deixou dúvidas quanto a conservação dos cantos da abertura, onde ocorre o maior esforço de compressão.

6 CONTINUIDADE DO TRABALHO OU TRABALHOS FUTUROS

Pelo exposto, nota-se a importância de redimensionar o protótipo utilizado. O ideal é a construção de um protótipo com a abertura completa, simulando a verga e a contraverga. Esse novo modelo deve ter fiadas abaixo da abertura suficientes para garantir a distribuição de cargas e evitar que a ruptura ocorra no apoio devido à contribuição da força de reação. Esse novo modelo também possibilitaria observar o comportamento de todo o vão da abertura.

Como observado nos resultados, a deformação no meio do vão é um aspecto importante para compreender o comportamento de cada reforço durante a aplicação de carga. Essa deformação, que se mostrou visualmente menos acentuada para os protótipos com reforço de treliças planas é um indicador de que a configuração dessas treliças é a mais adequada para redistribuir os esforços. Com isso, o ideal é realizar as medidas de deformação no vão durante a aplicação de cargas, possibilitando observar as diferenças entre as deformações para cada modelo que poderiam afetar o elemento construtivo da abertura.

Além disso, como observado nos Gráfico 1, 2 e 3, para velocidades menores de aplicação da carga alcançou-se melhores resultados de resistência. Dessa forma, o ideal é o carregamento automático do protótipo, ou seja, com a velocidade de aplicação da carga constante.

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Na tabela 8 estão expostos os resultados individuais do ensaio à compressão dos blocos cerâmicos.

Tabela 8 - Resultado do ensaio de resistência à compressão dos blocos. Bloco Largura (cm) Altura (cm) Comprimento (cm) Carregamento (N) Ruptura (Mpa) 1 9,25 14,2 23,2 16192 0,49 2 9,1 14,2 23,5 6942 0,21 3 9,2 14,15 23,6 9729 0,29 4 9,2 14,3 23,2 10558 0,32 5 9,4 14,2 23,6 17361 0,52 6 9,2 14,2 23,7 12156 0,36 7 9,35 14,3 23,4 10498 0,31 8 9,2 14,25 23,3 9230 0,28 9 9,2 14,1 23,4 22675 0,69 10 9,2 14,15 23,3 11467 0,35 11 9,2 14,2 23,1 21885 0,67 12 9,3 14,15 23,4 26740 0,81 13 9,35 14,25 23,3 3496 0,11 Fonte: Autora (2014).

No Gráfico 9 é possível visualizar o gráfico das resistências obtidas para cada bloco ensaiado, destacando a inconstância entre os resultados e o alto desvio padrão

Gráfico 4 – Resistência à compressão dos blocos cerâmicos Fonte: Autora (2014). 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 R e si st ê n ci a à C o m p res sã o (M P a) Bloco cerâmico

Na Tabela 9 estão expostos os resultados individuas das resistências à compressão da argamassa.

Tabela 9 - Resultado do ensaio de resistência à compressão da argamassa.

Corpo-de-Prova Força Máxima (N) Resistência à Compressão (MPa)

1 3166 1,98 2 3526 2,20 3 3266 2,04 4 3336 2,09 5 3396 2,12 6 3466 2,17 Fonte: Autora (2014).

No Gráfico 5 é possível visualizar as variações entre os resultados obtidos.

Gráfico 5 – Resistência à compressão da argamassa Fonte: Autora (2014). 1,85 1,9 1,95 2 2,05 2,1 2,15 2,2 2,25 1 2 3 4 5 6 R es is tê n ci a à C o m p res sã o (M P a) Corpo-de-prova de argamassa

Ensaio de Compressão - Argamassa

Na tabela 10 são apresentados os resultados parciais de resistência à compressão dos prismas de alvenaria

Tabela 10 - Resultado do ensaio de resistência à compressão dos prismas.

Prismas Carga (N) Resistência à Compressão (MPa)

1 35320 1,64 2 12846 0,59 3 8241 0,38 4 9120 0,43 5 12007 0,54 Fonte: Autora (2014).

No Gráfico 6 é possível visualizar a variação entre os resultados, principalmente do primeiro valor obtido.

Gráfico 6 – Resistência à compressão dos prismas Fonte: Autora (2014). 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 1 2 3 4 5 R e si st ê n ci a à C o m p res sã o (M P a) Prisma

Na Tabela 11 é possível visualizar as massas retidas nas peneiras de série normal, bem como a análise granulométrica realizada.

Tabela 11 – Análise granulométrica da areia natural. Peneiras

#(mm)

Amostra 1 Amostra 2 Média

Massa Retida (g) %Retida %Retida Acumulada Massa Retida (g) %Retida %Retida Acumulada %Retida %Retida Acumulad 4,8 2,6 0,34 0,34 2,8 0,35 0,35 0,35 0,35 2,4 22,5 2,96 3,30 23,6 2,96 3,31 2,96 3,31 1,2 42,1 5,54 8,84 48,5 6,09 9,40 5,81 9,12 0,6 104,7 13,78 22,62 120,7 15,15 24,55 14,47 23,59 0,3 240,5 31,65 54,28 261,2 32,79 57,34 32,22 55,81 0,15 253,5 33,36 87,64 250,9 31,50 88,84 32,43 88,24 Fundo 93,6 12,32 100,0 88,9 11,16 100,00 11,74 100,0 Total 759,8 100,0 100,0 796,6 100,00 100,00 100,0 100,0 Fonte: Autora (2014).

A dimensão máxima característica é a abertura nominal da malha da peneira em que o agregado apresentou a porcentagem retida acumulada igual ou inferior a 5%. Dessa forma, para areia natural utilizada o diâmetro máximo característico é de 2,4mm.

Já o módulo de finura é obtido pela soma das porcentagens retidas acumuladas nas peneiras de série normal (75mm; 37,5mm; 19mm; 9,5mm; 4,75mm; 2,46mm; 1,18mm; 600μm; 300μm e 150μm) divido por 100. Dessa forma, o módulo de finura da areia natural utilizada nesse trabalho é de 1,802.