MODO DE RUPTURA

O modo de ruptura de alvenaria em compressão é geralmente causado por uma fissura de tração que se propaga através dos blocos e da argamassa na direção da força aplicada, como mostrado na Figura 55. Esta fissura é causada por tensões de tração secundários resultantes da deformação contida da argamassa nas juntas da alvenaria (Hendry et al. 2004).

Figura 55. Modo de ruptura da alvenaria (Hendry et al., 2004).

As tensões de tração que induzem a fissura são desenvolvidas nas interfaces argamassa- blocos e são devido à deformação restrita da argamassa. Na maioria dos casos, a resistência da alvenaria é consideravelmente menor do que a resistência dos blocos, essa, contudo, é consideravelmente mais elevada do que a da argamassa. A melhoria aparente na resistência da argamassa é devido ao estado biaxial ou triaxial de tensões impostas sobre a argamassa quando atua em conjunto com os blocos.

O modo de ruptura observado nos ensaios foi uma ruptura de compressão típica iniciada por fissuras verticais através das faces longitudinais e transversais das paredes como mostrado da Figura 56 a Figura 60, controlado por tração iniciada por fissuração de tração, com alguma

evidência de esmagamento da alvenaria, como mostra a Figura 56. Observou-se, conforme mostra as formas de ruptura que em alguns casos o desenvolvimento das fissuras acontece bem no centro das paredes e as vezes um pouco afastado do centro.

Figura 56. Modo de ruptura das paredes ocas com cinta grauteada

Figura 58. Ilustração da ruptura com fissuração vertical e esmagamento da alvenaria.

Figura 60. Modo de ruptura das paredes grauteadas

Para as paredes grauteadas com cinta grauteada, o modo de ruptura caracterizou-se por fissuras de separação verticais nas paredes transversais dos blocos, conforme mostra a Figura 60. Para as paredes do grupo 1 e 2, a primeira fissura surgiu aproximadamente quando a carga era 60% da carga de ruptura, enquanto que para as paredes do grupo 3, o aparecimento das primeiras fissuras aconteceu quando a carga era aproximadamente 75% da carga de ruptura.

As paredes grauteados, com cinta à meia altura, apresentaram uma forma de ruptura atípica daquele observada para paredes de alvenaria sem cinta, conforme Figura 58 e a Figura 60.

Portanto conclui-se pela análise das fissuras apresentadas pelas paredes durante e no final do ensaio, que o grauteamento e a forma de assentamento, não influenciam a forma de ruptura das paredes de alvenaria de blocos de concreto de alta resistência. No entanto, a introdução de uma cinta grauteada a meia altura da parede tem influência significativa na forma de ruptura da alvenaria.

4.6.10 EFICIÊNCIA

A normalização brasileira admite que a resistência da parede, fk, seja igual a 70% da

resistência do prisma, fpk. Paredes em escala real normalmente tem resistência inferior à do

uniforme do carregamento. Fortes (2012) observou em seus ensaios com diversas resistência de blocos uma diminuição da resistência do prisma a medida que a resistência do bloco aumenta e calculou valores de eficiência de 0,8 a 0,5 respetivamente para blocos de 13.0 MPa 74,0 MPa (considerando a área líquida das blocos). A Tabela 63 apresenta um resumo da resistência à compressão dos blocos, argamassa, dos prismas ocos e grauteados e das paredes. Também são apresentadas as eficiências, aqui definida como a razão entre a resistência à compressão das paredes e a resistência à compressão dos prismas.

Tabela 63– Resumo das resistências e eficiências dos materiais e elementos ensaiados.

fb(MPa)

fp (MPa)

Parede

Parede oca Parede grauteada Parede Oco/ Oco Grauteado f (MPa) f/fp f (MPa) f/fp Parede grauteada 40,7 21,7 22,3 B1-O/G-AT- CT 17,0 0,8 11,53 0,5 1,47 B1-O-AP 17,0 0,8 - - - 59,3 28,9 29,0 B2-O/G-AT- CT 23,3 0,8 19,79 0,7 1,18 B2-O-AP 25,7 0,9 - - - 75,0 36,7 32,2 B3-O/G-AT- CT 24,8 0,7 18,98 0,6 1,31 B3-O-AT 25,7 0,7 - - - B3-O-AP 24,1 0,7 - - -

Para as paredes construídas com o uso do bloco B3 – 75,0 MPa, a razão entre a resistência à compressão das paredes ocas com assentamento total e a resistência à compressão dos prismas ocos (assentamento total) é de 0,7. Quando se inclui uma cinta grauteada a meia altura da parede ou quando se realiza um assentamento parcial, a razão entre a resistência à compressão das paredes ocas e a resistência à compressão dos prismas ocos permanece igual a 0,7. A razão entre a resistência à compressão média das paredes grauteadas com cinta grauteada a meia altura da parede e a resistência à compressão dos prismas grauteados é de 0,6.

Já para as paredes construídas com o uso do bloco B2 – 59,3 MPa, a razão entre a resistência à compressão das paredes ocas com assentamento total e cinta a meia altura e os prismas ocos é de 0,8, enquanto que para as paredes ocas com assentamento parcial e sem cinta essa razão é de 0,9. Para as paredes grauteadas com cinta grauteada a meia altura e os prismas grauteados, observa-se uma relação de resistência à compressão de 0,7.

E finalmente, para as paredes construídas com o uso do bloco B1 – 40,7 MPa, a razão entre a resistência à compressão das paredes ocas com assentamento parcial e a resistência à compressão dos prismas ocos é de 0,8. Observa-se a mesma razão para as paredes ocas com assentamento total e cinta grauteada a meia altura da parede. A razão entre a resistência à compressão das paredes grauteadas com cinta grauteada a meia altura da parede e a resistência à compressão dos prismas grauteados é apenas 0,5.

Conclui-se pela análise dos resultados que a resistência à compressão da alvenaria de concreto de alta resistência pode ser estimada como sendo 70% da resistência à compressão dos prismas e deve ser considerada uma perda de resistência de 50% para as paredes grauteadas em comparação com a alvenaria não grauteada. A revisão da literatura mostrou que as especificações dos códigos e normas de alvenaria para a análise do comportamento e dimensionamento da alvenaria estrutural são referentes a blocos de concreto com resistência à compressão não superiores a 40 MPa (considerando a área líquida dos blocos, ou aproximadamente 16 MPa na área bruta, dependo da geometria do bloco).

4.7 CONCLUSÃO

Foi apresentado um programa experimental abrangente com o objetivo de avaliar o comportamento à compressão de alvenaria com bloco de concreto de alta resistência, em paredes não-grauteadas e grauteadas. Também foi verificada a influência do tipo de assentamento da argamassa e a introdução de uma cinta grauteada a meia altura da parede. Blocos de resistência média de 40,7; 59,3 e 75,0 MPa foram utilizados. O graute foi produzido com aditivo compensador de retração. A resistência à compressão das paredes foi avaliada considerando da resistência à compressão dos blocos, o tipo de assentamento da argamassa, e uso ou não de uma cinta grauteada a meia altura da parede.

As principais conclusões da pesquisa apresentada aqui são:

 Não houve diferença estatisticamente significativa entre a resistência à compressão média para as paredes ocas com assentamento de argamassa parcial (disposta apenas nas laterais dos blocos) ou total (disposta sobre toda a face dos blocos);

 Não houve diferença estatisticamente significativa entre a resistência à compressão média para as paredes ocas, com argamassa total e com argamassa parcial, com e sem cinta grauteada;

 Todas as paredes ocas apresentaram relação parede/prisma superior a 0,7;

 Todas as paredes grauteadas apresentaram uma diminuição de resistência à compressão de pelos menos 50% em relação às paredes ocas, considerando a área líquida dos blocos;

 Os gráficos tensão-deformação mostram ruptura frágil de todas as paredes com deformação na ruptura entre 0,10 e 0,15% (compressão simples);

 Os resultados dos módulos de elasticidade medidos nas paredes ensaiadas foram sempre maiores que 800 fp para paredes ocas e entre 688 e 848 vezes fp para paredes

grauteadas e com vários resultados superiores ao limite de 16 GPa indicado na ABNT NBR 15961-1.

A partir dessas observações, pode-se sugerir, para alvenaria com blocos de resistência maior que 32 MPa, considerando a área líquida, que:

 O valor da relação parede prisma igual a 0,7 pode ser adotado para blocos de concreto de alta resistência para paredes sem graute;

 Para paredes totalmente grauteadas, considerar uma diminuição de resistência à compressão de máximo de 50% em relação à parede não grauteada;

 Considerando a geometria do bloco utilizado, o uso de assentamento de argamassa em toda face do bloco não é eficiente, desta forma a recomendação é de considerar argamassa apenas na lateral, tanto no cálculo quanto na execução. Ressalva-se que eventuais outras geometrias de blocos, com perfeita sobreposição dos septos, podem trazer resultados diferentes do aqui relatado;

 O uso de cinta à meia altura para paredes não levou a diminuição da resistência à compressão;

 O valor do módulo de elasticidade indicado na normalização brasileira igual a 800 fpk, pode ser aferido para paredes não grauteadas, porém um valor menor foi

verificado nos ensaios de paredes grauteadas. Entende-se que esse ponto deve ser melhor estudado em trabalhos futuros. Por precaução, recomenda-se adotar o valor de E = 600 a 650 fpk para alvenaria com blocos de concreto de alta resistência (maior

 Em contrapartida, o valor limite para E = 16 GPa, não foi verificado nos ensaios, sendo aqui sugerido eliminar esse limite da normalização brasileira.

 O grauteamento, o tipo de assentamento e a colocação de uma cinta grauteada a meia altura da parede não influenciam a resistência à compressão axial e a deformabilidade da alvenaria de alta resistência.

5. ENSAIOS ESTRUTURAIS – PARTE 3

As paredes de alvenaria e pilares são elementos estruturais comuns que tipicamente resistem às cargas de compressão, e um grande número de tais elementos são também necessários para resistir à carga axial combinada com flexão fora do plano, quer devido ao vento, terremoto ou excentricidade da carga de compressão axial. A resistência à compressão na flexão é geralmente maior do que a resistência à compressão axial e um conjunto razoável de dados experimentais está disponível para suportar tal afirmação. No entanto, existe pouca informação disponível para alvenaria de blocos de concreto de alta resistência sujeita a cargas axiais e de flexão combinadas. Este programa experimental apresenta os resultados de ensaio medidos da resistência de compressão axial e de flexão e as propriedades de deformação da alvenaria de blocos de concreto de alta resistência. Foram construídos setenta e duas prismas de alvenaria para avaliar a capacidade e o comportamento de alvenaria estrutural de alta resistência sujeita à compressão concêntrica e excêntrica; foram utilizados prismas grauteados e ocos. Foram consideradas as resistências de blocos de concreto de 44, 56 e 67 MPa (considerando a área líquida dos blocos de concreto).

5.1 PROGRAMA EXPERIMENTAL

72 prismas de alvenaria de concreto de cinco blocos de altura, como mostrado na Figura 61, foram construídos e ensaiados sob carregamento de compressão com duas excentricidades: 0 e t/6, onde t é a espessura dos prismas. A excentricidade, t/6, foi definida como a distância do centroide da seção transversal do bloco. Uma descrição detalhada dos prismas é apresentada na Tabela 64. Ambos os prismas ocos e grauteados, designados como H e G, respectivamente, foram ensaiados nas séries A e B. Os prismas da série A foram ensaiados sob uma carga axial concêntrica como amostras de controlo. Os prismas dos corpos-de-prova da série B foram ensaiados sob carga de compressão excêntrica. Para cada combinação de parâmetros, seis prismas foram ensaiados. Ensaios complementares para avaliar as propriedades dos materiais dos componentes de alvenaria incluíram amostras de blocos, argamassas e graute. O número de ensaios realizados para cada combinação também é apresentado na Tabela 64. Todos os prismas foram construídos num padrão de ligação em execução utilizando blocos de concreto de alta resistência com dimensões de 390 × 190 × 140 mm. Utilizou-se argamassa de cimento-cal-areia, misturada no laboratório, na montagem dos prismas e assentos com argamassamento total, ou seja, em todas as paredes dos blocos.

Figura 61– Configuração dos prismas grauteados e ocos

Tabela 64 – Matriz dos ensaios

Bloco Argamassa Graute

Prismas não grauteados Prismas grauteados Carga concêntrica Carga excêntrica Carga concêntrica Carga excêntrica B1 12 M1 6 G1 9 6 6 6 6 B2 12 M2 6 G2 9 6 6 6 6 B3 12 M3 6 G3 9 6 6 6 6 Total 36 18 27 18 18 18 18