2. Elementos estruturais do CYPECAD
2.20. Muros ou paredes de alvenaria
Podem-se seleccionar dois tipos de muros ou paredes:
Muro de Alvenaria.
Muro de Betão Armado.
Neste capítulo tratam-se os muros de alvenaria e no seguinte tratar-se-ão os muros de betão armado. Em ambos os casos a discretização realiza-se através de elementos finitos, triangulares de seis nós, de lâmina espessa.
A fundação pode ser considerada com ou sem vinculação exterior.
A sapata ou a viga, para efeitos longitudinais e torsionais, considera-se sobre um leito elástico (teoria de Winkler), quando é sem vinculação exterior.
O muro pode ainda apoiar sobre uma viga ou laje de pavimento, neste caso o apoio define-se também sem vinculação exterior.
Com vinculação exterior, pode-se calcular uma sapata contínua.
2.20.1. Muros de alvenaria
Entendem-se como tais os construídos por métodos tradicionais como as alvenarias resistentes de tijolo ou blocos de betão.
O comportamento dessas alvenarias não é linear, pelo que a discretização efectuada e a consideração de elemento linear não são as mais adequadas, mas são as únicas disponíveis no programa. Sempre que os esforços e tensões não forem muito elevados, podem-se aceitar os resultados do cálculo. Não esquecer que as tracções que possam aparecer não são reais, pelo que se devem consultar esses valores em Envolventes> Esforços em muros, e verificar se são nulos ou muito pequenos.
Veja-se o seguinte exemplo:
Fig. 2.29
A alvenaria de tijolo em tracção, como se fosse um tirante, não é real, mas pode-se calcular e obter resultados, pelo que se deve ter especial atenção no controle de tais resultados.
2.20.2. Características dos muros de alvenaria
Para as propriedades mecânicas dos muros de alvenaria, define-se o módulo de elasticidade E=1 GPa (valor por defeito), deve-se estimar o valor de E como:
sendo:
, tensão de cálculo em compressão do muro de alvenaria
, extensão do material
O valor de defeito do programa estima-se supondo uma tensão de cálculo de 1000 kN/m2 e uma extensão
unitá ‰
. N m P
Define-se o coeficiente de Poisson de 0.2; o peso específico de 15 kN/m3; a resistência de cálculo de 2 MPa
e a rigidez transversal considera-se nula
O programa verifica o estado tensional do muro de alvenaria, de acordo com as combinações definidas e supondo que a resistência à tracção é 10% da de compressão. Se se superarem tais valores em mais de 10% da área do muro, emite-se uma mensagem no final do cálculo que adverte sobre a existência de compressões ou tracções excessivas.
A utilização dos muros de alvenaria deve-se fazer com prudência, tentando que o modelo introduzido se ajuste à realidade física.
2.20.3. Muros de alvenaria de apoio a lajes térreas ventiladas
As lajes térreas ventiladas constroem-se sobre o plano de fundação a uma altura pequena (< 1 metro), deixando uma câmara de ar que cumpre uma função isolante.
É habitual construir uma sapata contínua ou viga de fundação que sustenta o muro de alvenaria de pequena altura que serve de apoio às vigotas da laje térrea. Normalmente a laje é autoportante, dada a impossibilidade de colocar escoramento ou apoios por falta de espaço. Estudam-se a seguir os diferentes casos possíveis.
Fig. 2.30
Suponha-se que a direcção dos muros de alvenaria coincide com alinhamentos de pilares da estrutura e a fundação dos pilares é realizada através de sapatas isoladas que se calculam de forma conjunta. Neste caso, em que os pilares se definiram com vinculação exterior, para ser compatível tem de se definir o apoio do muro de alvenaria também com vinculação exterior, com sapata contínua, fixando as dimensões mínimas que se desejar.
Assim, consegue-se que a carga dos pilares não se transmita através da ligação com o muro de alvenaria. Podem-se verificar os resultados consultando Envolventes> Esforços pilares e paredes, observando que o esforço axial do primeiro tramo é maior ou igual ao do piso imediatamente superior.
Fig. 2.31
Suponha-se que a direcção dos muros de alvenaria coincide com alinhamentos de pilares da estrutura e a fundação do edifício é uma laje. Neste caso considera-se sem vinculação exterior, pois o muro de alvenaria deve-se apoiar na laje de fundação.
Aconselha-se introduzir a viga de apoio, que realmente ficará embebida na laje de fundação, com consolas iguais a zero (ou seja, sem consolas) e com a altura da laje. O módulo de Winkler e a tensão do terreno serão também os mesmos da laje.
Neste caso, pode ocorrer alguma singularidade ou efeito de rigidificação do próprio muro de alvenaria com a laje, sobretudo se se utilizar um muro alto ou se se aumentar o módulo de elasticidade do muro de alvenaria. Se este efeito se produzir, será necessário reduzir o módulo de elasticidade do muro ao mínimo (E=1000 kN/m2) e verificar os resultados após novo cálculo. Este efeito detecta-se observando os resultados das
armaduras, também se pode observar substituindo os muros por cargas lineares sobre a laje e comparando os resultados de cálculo.
Suponha-se que a direcção dos muros de alvenaria coincide com alinhamentos de pilares da estrutura e a fundação é realizada por vigas de fundação. Neste caso devem-se calcular as reacções da laje térrea como cargas lineares e introduzi-las sobre as vigas de fundação do edifício.
Fig. 2.32
Crie outra obra e introduza apenas a laje térrea e os pilares definindo o muro com vinculação exterior como se indicou anteriormente.
Não se deve definir o muro de alvenaria com viga ou sapata de fundação, utilizando-as como fundação conjunta de pilares definidos sem vinculação exterior, pois apesar do cálculo de tensões poder ser aceitável, a armadura da viga ou sapata do muro de alvenaria estará incorrecta, do ponto de vista da segurança, com armaduras menores que as necessárias. Devido à junção da viga de fundação com o muro de alvenaria e a ‘té ’, z-se m f t ‘ n ’ n nt , t nsm t n -se parte da carga do pilar pelo muro de alvenaria, com o qual se obtêm resultados que não se adaptam à realidade física da construção.
Suponha-se que a direcção dos muros de alvenaria coincide com alinhamentos de pilares da estrutura e a fundação é mista, com sapatas, lajes e vigas de fundação.
Neste caso o problema é complexo, aconselha-se consultar tudo descrito anteriormente e ainda os capítulos relativos a lajes e vigas de fundação.
Não se devem misturar elementos com vinculação e sem vinculação exterior, devido aos assentamentos diferentes que se podem produzir.
Nestes casos pode ter interesse realizar um primeiro cálculo com todos os pilares com vinculação exterior e depois introduzir laje e vigas de fundação de acordo com as cargas transmitidas, bem como as tensões do terreno, procurando homogeneizá-las. Depois verifica-se se as tensões e assentamentos são compatíveis e se apresentam valores razoáveis.
Suponha-se que a direcção dos muros de alvenaria não coincide com os pilares. Neste caso não existem problemas de ligação dos muros de alvenaria com os pilares.
Continua a ser válido tudo o que foi dito anteriormente, realçando a importância de não misturar elementos estruturais com apoios com vinculação exterior e sem vinculação exterior.
2.20.4. Muros de alvenaria entre lajes
Se se utilizarem os muros de alvenaria para apoiar parte de uma laje superior noutra inferior, recorda-se que o mais importante é assegurar que, para o desenho estrutural que se realiza e para as cargas aplicadas, o muro de alvenaria trabalhe realmente em compressão e que transmita a carga, em vez de se comportar como um tirante. Caso funcione como tirante, será um elemento estrutural inadequado.
Por conseguinte, deve-se apertar o controlo dos resultados das tensões, de modo a garantir que o muro trabalhe normalmente em compressão, e que caso surjam trações estas possam ser desprezáveis.
Neste ponto definem-se sempre sem vinculação exterior, dando à viga de apoio as consolas e alturas que se considerem oportunas.
Normalmente as consolas serão zero, e dever-se-á colocar como altura a da laje de apoio. Quando um muro de alvenaria se apoia numa laje de vigotas pré-fabricadas, perpendicularmente às vigotas, em teoria, repartirá a carga sobre as vigotas de forma sensivelmente proporcional.
Fig. 2.33
Se o diagrama de momentos das vigotas reflectir a transmissão das cargas, será como se mostra na figura seguinte:
Fig. 2.34
Se, ao contrário, se produzir um efeito de apoio, significará que há tracções no muro de alvenaria, dando-se diagramas de momentos nas vigotas como segue:
Fig. 2.35 Fig. 2.36
Esta situação, se ocorrer, deve ser revista.
Também pode acontecer que o muro actue como viga-parede, no caso de cruzar vigas perpendiculares, apoiando-se nas vigas, suspendendo a laje inferior.
Fig. 2.37
Desta forma invalidar-se-á o efeito de transmissão da carga, visto que a rigidez longitudinal do muro não é real.
Por conseguinte, os muros de alvenaria devem-se utilizar com prudência entre lajes e devem-se analisar convenientemente os resultados nos elementos sustentadores e sustentados.
Quando um muro de alvenaria se apoia na fundação, este colaborará para absorver acções horizontais, caso inevitável, pois têm rigidez. Deve-se considerar este facto, especialmente se não se pretender que tal aconteça, para casos como por exemplo pisos térreos ventilados e muros de alvenaria nos primeiros pisos do edifício.
No caso de pisos térreos ventilados, quando o vento actuar na direcção dos muros de alvenaria, os pilares ficam encastrados ao nível de laje térrea, o que em parte é lógico.
Um caso distinto seria o que se mostra na figura seguinte.
Fig. 2.38
Quando actuar o vento, o muro de alvenaria que apresenta uma grande rigidez na direcção do vento, absorverá praticamente toda a acção horizontal.
Caso não se deseje que tal aconteça, pode-se fazer um cálculo eliminando o muro e a laje adjacente, colocando as suas reacções.
É importante que se tenha sempre presente a influência da rigidez dos muros de alvenaria, pois estes produzem um efeito de travamento muito significativo e qual pode não interessar para o equilíbrio da estrutura.