Histórico

A técnica de macacos planos foi, inicialmente, desenvolvida para a aplicação em estruturas de rochas, em minas, com o objetivo de se obter a tensão de compressão presente em diferentes localidades da estrutura. Segundo Bernardo (2011), na década de 60, houve o surgimento de macacos planos de grande área, tal fato representou um avanço na análise de grandes maciços rochosos. Esses macacos de grande área continuam sendo utilizados em análises de rochas. A Figura 9 apresenta um modelo desse macaco, o qual possui 1 metro de largura e 6 mm de espessura.

Na década de 60, além dos macacos de grande área, macacos retangulares pequenos também começaram a ser utilizados para análises de estruturas rochosas. Segundo Miranda (2011) eram realizados furos consecutivos para a inserção do macaco, enquanto seu encunhamento no corte era feito com argamassa.

Figura 9: Modelo de macaco de grande área.

Fonte: Bernardo (2011).

Gregorcyk e Lourenço (2000) afirmam que as primeiras aplicações da técnica em alvenaria ocorreram na década de 1980, pelo pesquisador italiano Paolo Rossi. No início da década de 80, a técnica foi adaptada para permitir a sua aplicação em estruturas de alvenaria compostas por tijolos, esse estudo foi apresentado por Rossi (1982). Rossi (1982) apresentou aplicações da técnica em monumentos históricos, concluindo que a mesma mostrou um ótimo potencial. Binda e Tiraboschi (2001) citam que teste com um e dois macacos planos foram aplicados pela primeira vez em 1981 em alvenarias de tijolos. Pelas demandas de avaliação e pela potencialidade identificada nas primeiras aplicações, inúmeros outros estudos foram realizados.

Maier, Rossi e Landriani (1983) apresentaram os dois ensaios realizados até hoje com macacos planos: ensaio com um macaco e com dois macacos. Também nesse trabalho, um estudo de aplicação da técnica prática em uma estrutura histórica foi apresentado, sendo a catedral S. Eustorgio Cloister, em Milão. Valores da tensão de compressão atuante foram calculados e estimados, sendo comparados com os valores obtidos com os testes, como resultado, a potencialidade da aplicação em alvenarias foi confirmada. Nesse estudo, foram testados macacos retangulares de diferentes dimensões: 40x20 cm, 24x12 cm e 12x12 cm. Miranda (2011) apresenta resultados e análises fornecidos por Rossi (1985). Rossi (1985) utilizou macacos retangulares com dimensões de 40 x 20 cm, estabelecendo o uso de equipamentos de pequenas dimensões. A precisão obtida para a tensão presente foi considerada como adequada, com erros de até 12%.

Landriani e Taliercio (1986) realizaram análise numérica com elementos finitos dos testes com macacos planos, resultando em importantes contribuições sobre a interpretação dos seus funcionamentos. Através do modelo numérico, os autores apresentaram esquemas de como se

dá a distribuição de tensões na alvenaria durante a abertura do rasgo na junta, assim como durante a aplicação de cargas pelos macacos planos já inseridos na alvenaria.

No modelo de Landriani e Taliercio (1986), houve aplicação de cargas na estrutura, gerando tensões de compressão. O teste foi simulado, obtendo valores de tensão presente e de módulo de elasticidade através do teste numérico, de modo que os resultados apresentaram uma concordância muito boa com os estipulados no modelo. Os autores também afirmam que em 1986, inúmeros ensaios em laboratório já haviam sido feitos, citando que "a confiabilidade do teste com dois macacos planos já foi largamente evidenciada em testes de laboratório, em que se conheciam as propriedades mecânicas".

O pesquisador Paolo Rossi continuou a estudar a técnica através de aplicações em estruturas de alvenaria, publicando trabalhos nos anos seguintes: 1987, 1990, 1993. Binda e Saisi (2001) afirmam que Rossi (1987) está entre as primeiras aplicações da técnica em monumentos históricos, o que demostra o ótimo potencial da técnica.

Em Rossi (1990), os procedimentos para a realização dos ensaios já são apresentados de maneira muito bem definida, com sugestões de equipamentos e exemplos de monumentos históricos avaliados com a técnica. Rossi discute as principais técnicas de análise não destrutiva utilizadas na Europa, dando importante ênfase para a técnica de macacos planos, considerando-a como uma técnica confiável para obtenção de importantes propriedades mecânicas. Para o teste com um macaco, a equação que relaciona a tensão na parede com a pressão no macaco é apresentada através dos coeficientes de área e rigidez interna do macaco. Para o teste com dois macacos, todo o procedimento a ser realizado é discutido, sugerindo a leitura de deformações por "strain-gauge" removíveis. Um exemplo de ensaio com dois macacos e com a leitura das deformações sendo feita por "strain-gauges" é apresentado na Figura 10. O autor define o ensaio como um teste de compressão uniaxial realizado numa área grande e imperturbável.

Figura 10: Esquematização de ensaio com dois macacos planos.

Gelmi, Modena, Rossi e Zanienetti (1993) estudaram a aplicação de macacos planos em alvenarias antigas, construídas com pedras, em edifícios do centro de Trento, na Itália. Devido à grande heterogeneidade das alvenarias, os autores tiveram que adaptar os procedimentos e alterar algumas ferramentas para possibilitar a aplicação dos macacos planos. Esse é um exemplo da evolução da técnica de acordo com novas demandas de avaliação e dificuldades de aplicação encontradas, o que possibilita aumentar a gama de estruturas possíveis de serem analisadas com a técnica.

Nota-se que a técnica foi amplamente estudada, logo após a sua adaptação para alvenarias, sendo realizados vários estudos na Itália, concluindo que a Europa se tornou um importante centro de estudo sobre o tema.

Logo no início da aplicação da técnica em alvenarias, um outro centro de estudo foi formado, nesse caso, nos Estados Unidos. De acordo com Noland, Atkinson e Schuller (1990), em 1985 a técnica já era estudada através de pesquisas, para avaliar estruturas antigas compostas por tijolos nos Estados Unidos.

Noland, Atkinson e Schuller (1990) apresentaram uma revisão da técnica de macacos planos, apresentando os equipamentos e os procedimentos adotados na época, além de alguns resultados práticos de trabalhos feitos nos Estados Unidos. Durante esse trabalho, as normas da ASTM sobre o tema ainda estavam em desenvolvimento. Os autores citam que foram necessárias adaptações da técnica da Itália para a aplicação nos Estados Unidos, devido a técnicas construtivas diferentes nas edificações antigas de alvenaria nos dois países. Exemplos dessas diferenças para as estruturas dos Estados Unidos são: espessura mais fina de junta e presenças de vazios no interior da alvenaria.

Como orientações gerais para a realização de um bom teste, Noland, Atkinson e Schuller (1990) citam a necessidade da retirada total da argamassa na junta em que o macaco será inserido para melhorar a distribuição de tensões. Também ressaltam a necessidade do encunhamento completo do macaco na junta para permitir o contato total do macaco com a superfície do tijolo, evitando expansões excessivas do equipamento. Ainda nesse trabalho, os testes de estado de tensão (com um macaco) e de deformabilidade (com dois macacos) são comentados. Para o teste de tensão, cita-se que o princípio é a relaxação de tensão na alvenaria, ocorrido pelo rasgo na junta, enquanto para o teste de deformabilidade é o isolamento da amostra de alvenaria entre os dois macacos. Para o ensaio de deformabilidade, sugere-se utilizar transdutores de deslocamentos entre os dois rasgos, para assim obter a curva tensão por deformação da amostra analisada.

Como resultados práticos, Noland, Atkinson e Schuller (1990) apresentam algumas obras históricas dos Estados Unidos analisadas com macacos planos. Comenta-se que as primeiras aplicações foram em ensaios de laboratório, em que paredes e prismas foram construídos com tijolos antigos e argamassa fraca para simular estruturas antigas e, assim, validar os procedimentos de teste. Para os ensaios em laboratório, conseguiu-se boa precisão nos dois testes (de tensão e de deformabilidade), de modo que a precisão para estimativa do módulo foi de 10% para os casos gerais.

Desde as primeiras aplicações em alvenaria, diversos estudos foram realizados para confirmar a potencialidade da técnica e para o seu aperfeiçoamento. Na década de 90 surgiram as primeiras recomendações e normas sobre o tema. Em 1990 foram lançadas as recomendações europeias da RILEM, as RILEM LUM.D.2-90 e RILEM LUM D.3-90, envolvendo os dois ensaios com macacos: teste de tensão e teste de deformabilidade. Em 1991, foram lançadas as normas norte-americanas, as ASTM C1196-91 e ASTM C1197-91, respectivamente para os dois ensaios citados.

Os inúmeros ensaios e o surgimento da recomendação RILEM em 1990 mostram que a técnica já estava consolidada para análises de alvenarias, mostrando que em menos de 10 anos da adaptação da técnica, essa já era considerada eficiente e confiável. Rossi (1990) confirma isso, citando que até 1990, mais de 50 monumentos históricos já haviam sido avaliados com macacos planos.

Desde então, inúmeros outros estudos sobre a técnica foram realizados. Muitos desses estudos focaram em solucionar os principais problemas encontrados durante os testes, sugerindo novos equipamentos e ferramentas. Como exemplo, tem-se o surgimento de macacos retangulares de diferentes dimensões, macacos semicirculares e novas ferramentas de corte para argamassas compostas por cimento.