TRABALHOS DESENVOLVIDOS NA UNIVERSIDADE DE

A partir de 1975, teve início um amplo programa de pesquisas na Universidade de Drexel, com modelos físicos de alvenaria estrutural de blocos de concreto, objetivando desenvolver tanto as técnicas de fabricação dos materiais, tais como, blocos, argamassas, grautes e armaduras, bem como as técnicas de montagem da alvenaria e a busca do conhecimento das correlações entre modelos e protótipos.

Essas pesquisas incluíram programas de estudos do comportamento de prismas submetidos à compressão axial, com e sem grautes, estudos de prismas submetidos a cargas em diferentes direções, para avaliação da resistência das juntas ao corte, estudos de resistência à compressão de paredes armadas, estudos do comportamento dos nós laje-parede e resistência à tração da alvenaria.

São apresentados, de forma sucinta, os resultados e conclusões de algumas pesquisas realizadas, com objetivos semelhantes ao do presente trabalho.

Os resultados de um trabalho realizado por DRYSDALE, HAMID e HEIDEBRECHT (1979), onde se estudou o comportamento à compressão axial de prismas de três blocos, sem graute e com graute de diferentes resistências, são apresentados por ABBOUD (1990):

0 5 10 15 20 25 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Deformação axial (x10-3) Modelo Protótipo Tensão de compressão (MPa)

Figura 3 - Relação tensão-deformação para Relação tensão-deformação para prismas. (Fonte: CAMACHO,

1995).

Em linhas gerais, segundo o autor, os resultados dos ensaios mostraram que:

9 Modelos e protótipos dos prismas, com e sem graute, apresentaram os mesmos modos de ruptura;

9 O comportamento tensão-deformação foi semelhante, devendo-se observar que a resistência dos blocos na escala reduzida foi superior a dos blocos em escala natural, em média 32%;

9 A utilização de grautes de maior resistência à compressão, teve como conseqüência um aumento moderado na resistência à compressão dos prismas;

9 Os resultados obtidos nos modelos apresentaram menor variabilidade do que o observado no protótipo;

9 E, finalmente, as semelhanças entre o comportamento e os modos de ruptura observados indicaram que a técnica de modelagem física, nesse caso, pode ser perfeitamente capaz de permitir um melhor entendimento do complexo comportamento do sistema alvenaria.

Capítulo 2 – Modelos Físicos Reduzidos 22

2.2.2 TRABALHOS DESENVOLVIDOS NA UNIVERSIDADE DE KARLSRUHE E UNIVERSIDADE DE BATH

Um trabalho mais recente, envolvendo as Universidades de Bath (Inglaterra) e Karlsruhe (Alemanha), foi levado a efeito por EGERMAN (CAMACHO, 1995), onde se procurou fazer uma investigação sobre o comportamento de modelos reduzidos de paredes de alvenaria com tijolos cerâmicos nas escalas (1:4) e (1:2), buscando examinar as correlações de resistência e deformações e verificar quais os parâmetros que poderiam se mostrar afetados pelo fator de escala.

Os autores concluíram, basicamente, que a alvenaria pode ser representada em escalas reduzidas, com relação ao modo de ruptura e resistências últimas (campo de investigação da pesquisa), quando forem utilizados materiais semelhantes entre modelos e protótipo.

0 100 200 300 400 500 600 700 1:1 1:2 1:3 1:4 1:6

Módulo deform/Resist. compr.

Escalas

Figura 4 - Relação módulo de deformação-resistência à compressão para as diferentes escalas. (Fonte:

CAMACHO, 1995).

Os autores observaram, entre outras coisas, que a relação módulo de deformação-resistência à compressão (E/ f_m′) diminui conforme se reduz a escala. Os resultados dessa pesquisa são apresentados na Figura 4.

Os autores comentam que tal fato pode estar relacionado, em parte, ao grau de adensamento da argamassa no momento do assentamento das unidades, afirmando que o comportamento da argamassa é sensível ao peso das unidades logo após o assentamento. Nesse caso, seria necessário introduzir um fator de correção para cada escala. Porém sabe-se agora que as diferenças nas correlações apresentadas na Figura 4 mostram exatamente as diferenças nos “números Π” entre as escalas, fato este que não deve ocorrer quando se pretende que o modelo represente satisfatoriamente seu protótipo.

Fica claro ainda que quanto menor a escala maior a diferença entre protótipo e modelo, isto pode ser efeito tanto dos materiais empregados como das características geométricas. É sempre bom lembrar que quanto mais diminuta a escala maior a dificuldade de reproduzir as características geométricas do protótipo.

Capítulo 3 – Processo De Produção Dos Blocos Na Escala Reduzida 24

3. PROCESSO DE PRODUÇÃO DOS BLOCOS NA ESCALA

REDUZIDA

Diferentemente dos blocos na escala real, os blocos na escala reduzida têm sua massa inicial úmida definida já na produção dos blocos. Isto se deve ao fato de que a fôrma foi especialmente projetada para permitir esta pré-determinação de um valor inicial que definirá o grau de compacidade do modelo.

Desta maneira varias massas iniciais úmidas foram testadas e também vários teores de umidade, de modo a produzir um bloco de boa aparência e com as mesmas características do protótipo. Este procedimento deve ser realizado sempre que se deseja produzir um novo modelo com um grau de compacidade diferente.

Percebeu-se neste processo que há uma perda de material na fabricação sempre em torno de 10 a 15 gramas com relação à massa úmida que é inserida na forma. Seguem abaixo as etapas de fabricação dos blocos uma vez com pedrisco e areia prontos:

9 Pesagem dos materiais constituintes do traço (areia, pedrisco e cimento) - Figura 5 e Figura 6;

9 Mistura dos materiais secos em uma bandeja; 9 Pesagem da água utilizada na mistura;

9 Adição de água e mistura dos materiais - Figura 7;

9 Pesagem individual da massa inicial úmida de cada pote que será introduzido nas fôrmas individuais - Figura 8;

9 Lançamento da mistura nas fôrmas (procedimento realizado com a vibro-prensa em funcionamento “vibrando”) - Figura 9;

9 Compactação dos materiais nas fôrmas; 9 Interrupção da vibração;

9 Levantamento da contra-fôrma enquanto a fôrma continua abaixada - Figura 10; 9 Retirada dos modelos produzidos.

Deve ficar claro neste ponto que a quantidade a ser produzida por vez tem um número máximo de seis blocos, porém para modelos com alto grau de compacidade um número reduzido deve ser produzido, fazendo dois blocos por vez, ou até mesmo um somente.

Figura 5 - Pesagem da areia.

Uma vez com os blocos produzidos, devem-se aguardar vinte e quatro horas antes de introduzi-los na câmara úmida para cura. Foi verificado que blocos recém produzidos e imediatamente dispostos na câmara úmida desmanchavam-se.

Capítulo 3 – Processo De Produção Dos Blocos Na Escala Reduzida 26

Figura 6 - Pesagem do pedrisco.

Figura 8 - Pesagem da quantidade de material.

Capítulo 3 – Processo De Produção Dos Blocos Na Escala Reduzida 28

Figura 10 - Retirada dos blocos.

4. ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

Os ensaios preliminares foram realizados no intuito de estabelecer algumas características físico-mecânicas dos componentes usados na pesquisa. Foram determinadas as curvas granulométricas da areia e do pedrisco na escala natural, bem como foi produzido uma areia e um pedrisco na escala reduzida.

Foi produzida uma areia com três faixas granulométricas diferentes para a argamassa da escala real no intuito de facilitar sua modelagem na escala reduzida e ainda de melhor controlar as variáveis envolvidas.

4.1. AREIA

Para determinação dos agregados constituintes dos blocos foi utilizada a NBR-7217 de agosto de 1987, que preconiza a utilização da série normal de peneiras para agregado miúdo. A Tabela3 apresenta esta série de peneiras.

Tabela 3 - Conjunto de peneiras utilizadas no ensaio de caracterização do agregado miúdo.

Peneiras (mm) nº Aberturas Nominais (mm) Diâmetro Nominal dos Fios (mm) 9,50 3/8 pol. 9,51 2,27 4,80 4 4,75 1,54 2,38 8 2,36 1,00 1,19 16 1,18 0,65 0,59 30 0,59 0,39 0,297 50 0,297 0,215 0,149 100 0,149 0,11 fundo - - -

Capítulo 4 – Ensaios De Caracterização Dos Materiais 30

A NBR-7217 ainda preconiza que o ensaio deve ser realizado peneirando a amostra através da série de peneiras supracitada, de modo que os grãos dos agregados miúdos são separados e classificados em tamanhos diferentes. O resultado deve então apresentar os pesos dos grãos retidos em cada peneira, bem como a expressão desses pesos em porcentagem do peso inicial da amostra, caracterizando a porcentagem retida, deve-se ainda apresentar a porcentagem acumulada, que é a soma das porcentagens retidas em uma peneira mais a quantidade retida nas peneiras superpostas a ela, e por fim deve-se apresentar o módulo de finura.

Para este trabalho em específico não se verifica a importância de se determinar as porcentagens acumuladas e o módulo de finura, sendo o suficiente a determinação do peso retido em cada peneira e seu valor percentual com relação ao peso total da amostra. Outra mudança necessária para o bom desempenho deste trabalho é o acréscimo de algumas peneiras intermediárias à série normal de peneiras, para assim proceder a uma melhor caracterização dos grânulos dos agregados.

Na caracterização da areia foram obtidos os dados apresentados na Tabela 4. Foi ainda esquematizada uma areia de referência, cujo intuito foi facilitar sua reprodução na escala reduzida. Esta é uma aproximação da areia proveniente da fábrica, porém, utilizando valores inteiros para as quatro peneiras que mais retiveram os grânulos.

Para fabricar um modelo que representasse seu protótipo o mais fielmente possível foi composta uma areia conforme as proporções em peso obtidas nos ensaios de caracterização dos agregados. A Tabela 4 apresenta a composição da areia na escala (1:4) segundo a areia de referência. A Figura 12 apresenta o peneirador e as peneiras utilizadas na obtenção destas faixas granulométricas.

Foi um passo inicial tentar produzir os blocos na escala reduzida sem a correta redução da curva granulométrica da areia, somente estipulando uma dimensão máxima destes grânulos. Isto foi feito devido a pequena quantidade dos grânulos mais finos, necessários para a reprodução, que se obtém no processo de peneiramento.

Porém os blocos realizados com este agregado “incorretamente” reduzido em escala não apresentaram bons resultados, no que diz respeito principalmente ao processo de fabricação dos blocos.

Figura 12 - Foto do conjunto de peneiras.

Tabela 4 - Porcentagem de grânulos de areia retidos nas peneiras

Porcentagem retida nas peneiras Agregado Pen eir a 9,50 (mm ) Pen eir a 4,80 (mm ) Pen eir a 2,38 (mm ) Pen eir a 1,19 (mm ) Pen eir a 0,59 (mm ) *Pe n ei ra 0, 4 2 (mm ) Pen eir a 0,297 (mm ) Pen eir a 0,149 (mm ) *Pe n ei ra 0, 1 0 5 (mm ) *Pe n ei ra 0, 0 7 4 (mm ) Fu nd o Areia da Fábrica - - 1,72 5,08 21,22 30,70 17,82 21,55 1,17 0,51 0,23 Areia de referência - - - - 28,00 30,00 18,00 24,00 - - - Areia na escala (1:4) - - - 28,00 30,00 18,00 24,00

* Peneiras intermediárias. Estas não fazem parte da série normal.

Capítulo 4 – Ensaios De Caracterização Dos Materiais 32