GUILHERME ANTONIO SCHMITZ WILLIAN MARTINS
ALVENARIA ESTRUTURAL:
DIRETRIZES PARA O DETALHAMENTO DE PROJETO EM ALVENARIA ESTRUTURAL DE BLOCOS VAZADOS DE CONCRETO
Palhoça 2017
GUILHERME ANTONIO SCHMITZ WILLIAN MARTINS
ALVENARIA ESTRUTURAL:
DIRETRIZES PARA O DETALHAMENTO DE PROJETO EM ALVENARIA ESTRUTURAL DE BLOCOS VAZADOS DE CONCRETO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. Roberto de Melo Rodrigues. Esp.
Palhoça 2017
Dedicamos este trabalho aos nossos familiares, que nos apoiaram e incentivaram neste período e em toda a nossa vida. A todos que nos auxiliaram na elaboração desta pesquisa, possibilitando a sua execução e a todos que necessitarem do mesmo para evolução de seu conhecimento.
AGRADECIMENTOS
Minha plena gratidão primeiramente a Deus, por nos dar o dom da vida e me por aos braços de meus pais Maurício e Sirlei que são as minhas principais fontes de apoio e inspiração. Grato a todos os familiares presentes e os que já não pertencem a este plano, que tenho certeza que estariam muito felizes e presente. Em nome de Willian Martins.
Primeiramente agradeço a Deus, por estar sempre comigo, iluminando meus caminhos, me dando força, esperança para que com fé consiga conquistar meus objetivos. Agradeço os meus pais Rosana, José e Marcos, aos meus avós Estevão e Maria de Lourdes, a Minha esposa Karina, todos os meus familiares e amigos por todo apoio, incentivo, paciência e força nessa jornada de desafios e superações. Agradeço ao meus professores, amigos e colegas pela dedicação e apoio durante esses anos como universitário. Em nome de Guilherme Antônio Schmitz.
“Nós somos o que fazemos repetidas vezes. Portanto, a excelência não é um ato, mas um hábito.” (ARISTÓTELES).
LISTA DE SÍMBOLOS
fbk Resistência característica do bloco
fa Resistência média à compressão da argamassa
fp Resistência de prisma
fpa Resistência da parede
fvk Resistência característica ao cisalhamento
fk Resistência característica da alvenaria
fpk Resistência a compressão simples de prisma
fppk Resistência característica de pequena parede
M15 Modulação com blocos de comprimento múltiplo de 15 cm M20 Modulação com blocos de comprimento múltiplo de 20 cm
𝜌 Taxa de armadura
he Altura efetiva da parede
te Espessura efetiva da parede
t Espessura da parede na região entre enrrijecedores 𝛿 Coeficiente de cálculo para parede
Ienr Espaçadores entre eixos de enrrijecedores adjacentes
e
enr Espessura dos enrrijecedorest
enr Comprimento dos enrrijecedoresλ Índice de esbeltez
ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR Normas Brasileiras
RESUMO
A alvenaria estrutural, quando bem utilizada, minimiza índices de desperdício e, por este motivo, nos últimos anos, vem crescendo o interesse e aplicação da mesma por parte das construtoras. As construtoras estão visualizando, neste sistema, uma alternativa muito competitiva para a construção de habitações. Nesse sentido, o presente trabalho procura contribuir para a evolução do sistema mostrando as formas para se efetuar um detalhamento coeso em um projeto de alvenaria estrutural, visando com isso a melhoria de produtividade e a minimização de desperdícios. Contribuindo também para o entendimento do sistema como um todo buscando demonstrar as duas partes de se executar um projeto, que são a parte de projeto e execução. Quando se tem um entrosamento coeso da transição do projeto para a parte do detalhamento se evidencia uma melhoria de produtividade e racionalização do sistema.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - As pirâmides do Egito e o Coliseu romano ... 16
Figura 2 - Condomínio Central Parque (a) e Edifício Jardim Prudência (b) ... 20
Figura 3- Amarração Direta de Paredes. ... 23
Figura 4 - Bloco Vazado de Concreto ... 24
Figura 5 - Exemplo de Famílias de Blocos de Concreto. ... 27
Figura 6 - Colocação de Argamassa de Assentamento... 31
Figura 7 - Grauteamento da Alvenaria. ... 33
Figura 8 - Armadura Vertical e Horizontal. ... 33
Figura 9 - Parâmetro para Cálculo da Espessura Efetiva de Paredes. ... 35
Figura 10 - Valores Máximos do Índice de Esbeltez de Paredes e Pilares. ... 36
Figura 11 - Comprimento Efetivo de Flanges ... 36
Figura 12 - Dispersão de Ações Verticais. ... 37
Figura 13 - Exemplo de Interações de Paredes... 39
Figura 14 - Amarração em Cantos e Bordas (L, T e X). ... 40
Figura 15 - Transmissão da Pressão do Vento às Paredes Resistentes. ... 41
Figura 16 - Disposição Recomendada das Lajes Armadas em uma só Direção... 41
Figura 17 - Exemplo de Primas. ... 44
Figura 18 - Carrinho de Transporte de Bloco. ... 50
Figura 19 - Gerica de Transporte de Massa. ... 50
Figura 20 - Combor - Gabarito de Marcação de 1° Fiada. ... 51
Figura 21 - Escantilhão - Marcação de Esquadro. ... 51
Figura 22 - Gabarito de Vão de Janelas. ... 52
Figura 23 - Gabarito de Vão de Porta. ... 52
Figura 24 - Balde para Grauteamento... 53
Figura 25 - Esquadro de Alumínio. ... 53
Figura 26 - Nível a Laser e Régua Receptora. ... 54
Figura 27 - Régua de Nível... 54
Figura 28 - Meia Colher de Assentamento de Bloco... 55
Figura 29 - Trena de Medição. ... 55
Figura 30 - Prumo ... 56
Figura 31 - Detalhe de Sapata Corrida Utilizando Blocos e Canaletas de Concreto... 59
Figura 33 - Bloco e Meio (14X44X19). ... 63
Figura 34 - Locação dos Blocos-Chave. ... 65
Figura 35- Locação dos Blocos-Chave Utilizando-se as Coordenadas Polares e Estação Total. ... 65
Figura 36 - Verificação do Esquadro. ... 66
Figura 37 - Locação dos Blocos-Chave por Cotas Acumuladas. ... 66
Figura 38 - Variações Máximas da Espessura das Juntas de Argamassa. ... 68
Figura 39 - Passo a Passo de Assentamento de Blocos de Concreto. ... 69
Figura 40 - Continuação: Passo a passo de Assentamento de Blocos de Concreto. ... 70
Figura 41 – Passo a passo de Assentamento de Blocos de Concreto com Verificação de Prumo e Nível. ... 71
Figura 42 - Coordenação Modular vertical de Piso à Teto. ... 73
Figura 43 - Coordenação Modular Vertical de Piso à Piso. ... 74
Figura 44 - Limites Máximos para o Desaprumo e Desalinhamento das Paredes. ... 75
Figura 45 - Passo a Passo da Elevação de Paredes. ... 77
Figura 46 - Continuação: Passo a Passo da Elevação de Paredes com Nivelamento dos Blocos. ... 78
Figura 47 - Continuação: Passo a Passo da Elevação de Paredes, Colocação dos Blocos Intermediários. ... 79
Figura 48 - Continuação: Passo a Passo da Elevação de Paredes, fase de Limpeza. ... 80
Figura 49 - Exemplo de Situação de Fechamento Compensada com a Utilização do Bloco e Meio. ... 81
Figura 50 - Exemplo de Situação de Fechamento Compensada com a Utilização do Bloco em Trânsito. ... 81
Figura 51 - Soluções Construtivas de Amarrações ... 82
Figura 52 - Definição da Região que Carrega a Viga Segundo a Regra de Dispersão de Cargas Verticais. ... 84
Figura 53 - Valores Máximos de Espaçamento entre Juntas Verticais de Controle... 85
Figura 54 - Locação de Pilares ... 89
Figura 55 - Locação de Estacas. ... 90
Figura 56 - Exemplo de um projeto de Estaqueamento já executado. ... 90
Figura 57 - Detalhamento de Bloco de Coroamento. ... 91
Figura 58 - Boco de coroamento. ... 91
Figura 60 - Planta de Detalhamento do Pilar 24. ... 93
Figura 61 - Pilar Alinhado no seu Eixo de Projeto. ... 93
Figura 62 - Execução da Forma do Pilar 24. ... 94
Figura 63 - Execução do Pilar 24 no Tipo 1. ... 94
Figura 64 - Planta de Formas de Transição com a Modulação. ... 95
Figura 65 - Planta de Forma da Transição. ... 96
Figura 66 - Detalhamento da Viga 14. ... 96
Figura 67 - Execução da Viga 14. ... 97
Figura 68 - Parte da Execução da Estrutura de Transição. ... 97
Figura 69 - Detalhamento de Armadura Longitudinal Inferior da Laje de Transição. ... 98
Figura 70 - Descontinuidade Máxima para o Desaprumo das Paredes e Pilares entre Andares. ... 99
Figura 71 - Parede 28 Adotada como Origem de Projeto... 100
Figura 72 - Origem da Planta de Modulação. ... 101
Figura 73 - Planta de Modulação da Parede 16, 66 e 85. ... 101
Figura 74 - Execução da Primeira Fiada da Parede 16, 66 e 85. ... 102
Figura 75 - Exemplo da Disposições dos Blocos em um Assentamento de Primeira Fiada. . 102
Figura 76 - Modulação da Parede 26. ... 103
Figura 77 - Paginação da Parede 26. ... 104
Figura 78 - Execução da Parede 26. ... 105
Figura 79 - Execução da Parede 26, continuidade... 105
Figura 80 - Elevação de Alvenaria Executada... 106
Figura 81 - Paginação da Parede 14, Demonstração de Amarração Direta. ... 107
Figura 82 - Execução da Parede 14, Amarração Direta. ... 107
Figura 83 - Exemplo de Detalhamento em Vergas e Contra Vergas... 108
Figura 84 - Execução da Contra verga. ... 109
Figura 85 - Vergas e Contras Vergas Executadas. ... 109
Figura 86 - Paginação da Parede 60, demonstração de abertura de porta. ... 111
Figura 87 - Execução da Parede 59 com a União com a Parede 60. ... 111
Figura 88 - Aberturas de Janelas com Vergas e Contra Vergas. ... 112
Figura 89 - Paginação da Parede 28, demonstração de Pontos de Grauteamento. ... 113
Figura 90 - Demonstrativo Ilustrativo de Execução de Grauteamento. ... 113
Figura 91 - Execução de Grauteamento da Parede 28. ... 114
Figura 93 - Execução de Projeto Elétrico na Elevação da Alvenaria. ... 115
Figura 94 - Espera de Conduites para Execução da Laje. ... 116
Figura 95 - Execução de Projeto Elétrico em Laje. ... 116
Figura 96 - Locação dos Pontos de Tomadas Elétricas com a Alvenaria executada... 117
Figura 97 - Locação dos Pontos de Ar Condicionados. ... 118
Figura 98 - Locação da Espera de Pontos Hidráulicos. ... 118
Figura 99 - Paginação da Parede 24, Demonstração de Cintas de Amarrações. ... 119
Figura 100 - Parede 24, Cintas de Amarração Executada. ... 120
Figura 101 - Cintas de Amarrações Executadas. ... 120
Figura 102 - Cinta de Amarração Grauteada. ... 121
Figura 103 - Detalhe da Junta de Dilatação da Laje de Cobertura. ... 122
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Dimensões Reais dos Blocos. ... 25
Tabela 2 - Dimensões da Espessura das Paredes dos Blocos em Função da Classe. ... 26
Tabela 3 - Resistência Característica à Compressão. ... 28
Tabela 4 - Valores do Coeficiente δ (interpolar para valores intermediários). ... 35
Tabela 5 - Valores Característicos da Resistência ao Cisalhamento em Juntas Horizontais de Parede (fvk). ... 45
Tabela 6 - Custos Aproximados entre Estrutura Convencional e Alvenaria Estrutural no Brasil. ... 48
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 12 1.1 GENERALIDADES ... 12 1.2 OBJETIVO ... 13 1.2.1 Objetivo Geral ... 13 1.2.2 Objetivo Específico ... 13 1.3 JUSTIFICATIVA ... 13 1.4 PROBLEMA DE PESQUISA... 14 1.5 METODOLOGIA ... 14 1.6 LIMITAÇÃO DO TRABALHO ... 15 1.7 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ... 15 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 16
2.1 HISTÓRICO DA ALVENARIA ESTRUTURAL ... 17
2.1.1 Histórico no Mundo ... 17
2.1.2 Histórico no Brasil ... 19
2.2 ELEMENTO DE ALVENARIA ESTRUTURAL ... 21
2.2.1 Termos e Definições ... 21
2.2.2 Bloco de Concreto ... 24
2.2.2.1 Resistencia à Compressão ... 27
2.2.2.2 Produção dos Blocos de Concreto ... 28
2.2.2.3 Classificação dos blocos de Concreto ... 29
2.2.3 Argamassa de Assentamento ... 30
2.2.3.1 Função da Argamassa de Assentamento ... 30
2.2.4 Graute ... 32
2.2.5 Armadura ... 33
2.3 SISTEMA CONSTRUTIVO EM ALVENARIA ESTRUTURAL ... 34
2.3.1 Paredes ... 34
2.3.1.1 Limite para dimensões ... 36
2.3.1.2 Interação de Paredes ... 37
2.3.1.2.1 Interação de Paredes em cantos e bordas (L, T e X) ... 37
2.3.2 Lajes... 40
2.3.3 Esforços Verticais Atuantes... 42
2.3.3.2 Resistência à Compressão ... 42
2.3.3.2.1 Compressão Simples:... 43
2.3.3.2.2 Compressão na Flexão: ... 43
2.3.3.2.3 Ensaios em prisma ... 44
2.3.3.3 Cisalhamento ... 44
2.4 VANTAGEM E DESVANTAGEM DA ALVENARIA ESTRUTURAL ... 46
2.5 EQUIPAMENTOS ... 49
3 PROJETO EM ALVENARIA ESTRUTURAL... 57
3.1 FUNDAÇÕES ... 57
3.2 ESTRUTURA DE TRANSIÇÃO ... 59
3.3 PROJETO ESTRUTURAL EM ALVENARIA ... 60
3.3.1 Modulação ... 61
3.3.2 Modulação Horizontal de Paredes... 63
3.3.2.1 Técnica Usuais de Locação de Blocos Chaves ... 64
3.3.2.2 Assentamento da 1° Fiada ... 67
3.3.3 Modulação Vertical das Paredes ... 72
3.3.3.1 Elevação da Alvenaria ... 74
3.3.4 Simetria na Modulação ... 80
3.3.5 Detalhes e Soluções Construtivas ... 82
3.3.5.1 Vergas e Contra vergas ... 83
3.3.5.2 Vigas ... 83 3.3.5.3 Juntas ... 84 3.3.5.3.1 Junta de Controle ... 85 3.3.6 Projetos Complementares... 86 3.3.6.1 Projeto Hidráulico ... 86 3.3.6.2 Projeto Elétrico ... 86
4 DIRETRIZES PARA DETALHAMENTO DE PROJETO EM ALVENARIA ESTRUTURAL ... 88
4.1 INTRODUÇÃO ... 88
4.2 METODOLOGIA ... 88
4.3 APRESENTAÇÃO DO ESTUDO REALIZADO ... 88
4.3.1 Fundação ... 89
4.3.2 Estrutura de Transição ... 92
4.3.3.1 Técnica de Locação dos Blocos Chave ... 99
4.3.3.2 Assentamento da 1° Fiada ... 100
4.3.3.3 Elevação da Alvenaria ... 103
4.3.3.4 Amarração das Paredes ... 106
4.4 VERGAS E CONTRA-VERGA ... 108 4.5 JUNTAS ... 110 4.6 ABERTURAS ... 110 4.7 GRAUTEAMENTO ... 112 4.8 INSTALAÇÕES COMPLEMENTARES ... 115 4.8.1 Instalações Elétricas... 115 4.8.2 Instalações Hidrossanitários ... 117
4.9 CINTAS DE AMARRAÇÃO E EXECUÇÃO DE LAJES ... 118
4.10 LAJE DE COBERTURA ... 121
5 CONCLUSÃO ... 123
5.1 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 123
REFERÊNCIAS ... 124
ANEXOS ... 127
ANEXO A – PLANTA DE MODULAÇÃO TIPO 1 ... 128
1 INTRODUÇÃO
1.1 GENERALIDADES
A alvenaria está entre as mais antigas formas de construção empregadas pelo homem. Desde a antiguidade ela tem sido utilizada largamente pelo ser humano em suas habitações, monumentos e templos religiosos.
Apenas no início do século XX, por volta de 1920, passou-se a estudá-la com base em princípios científicos e experimentação laboratorial. Esta postura possibilitou o desenvolvimento de teorias racionais que fundamentam a arte de se projetar em alvenaria estrutural.
Apesar da chegada tardia deste processo construtivo no Brasil, a alvenaria estrutural acabou se firmando como uma alternativa eficiente e econômica para a execução de edifícios residenciais e Industriais. RICHTER (2007) apud SILVA, (2013).
“A indústria da construção civil se destaca como uma das mais importantes em todos os países, pois a mesma contribui no Produto Interno Bruto (PIB) com cerca de 6 a 12% do total mundial e ainda emprega cerca de 10% da população economicamente ativa” (MESEGUER, 1983), Apud SANTOS, (1998).
ROSCOE 1998. Apud, SANTOS, (1998) Cita que no Brasil a construção civil, isoladamente, tem uma participação de 9,3% no PIB, respondendo por 4,4 milhões de empregos na economia formal.
Estes números representam mais de 6,5% da população economicamente ativa e além disso, possuem importância estratégica no desenvolvimento da nação, pois gera a infra-estrutura física para o funcionamento de outros setores (FRANCO, 1992) e (PICCHI, 1993). Apud SANTOS, (1998).
Adotar um projeto para produção tem o objetivo de garantir que as soluções adotadas tenham sido suficientemente abrangentes, integradas e detalhadas de maneira que a produção ocorra de forma contínua, sem alterações e improvisos.
1.2 OBJETIVO
1.2.1 Objetivo Geral
Este trabalho tem como objetivo geral apresentar diretrizes para o aprimoramento de um detalhamento de projeto em Alvenaria Estrutural de Bloco Vazado de Concreto, buscando-se evidenciar no estudo de caso os elementos que constitui o sistema de construção em alvenaria estrutural.
1.2.2 Objetivo Específico
Apresentar os itens do sistema construtivo de Alvenaria Estrutural.
Apresentar com o desenvolvimento do trabalho como os detalhes elaborados no projeto da edificação estudada são executados na obra do empreendimento do Edifício Residencial Mirante da Boa Vista localizado na região da Grande Florianópolis/SC.
Verificar em obra a importância de um projeto bem elaborado e detalhado como uma ferramenta eficaz para a redução de erros e desperdícios na obra.
1.3 JUSTIFICATIVA
As edificações em alvenaria estão entre as construções de maior aceitação pelo homem desde as civilizações antigas. Edificações monumentais em alvenaria de pedras e tijolos, como as pirâmides do Egito e o Coliseu romano, ainda permanecem em pé, passados mais de 2000 anos de sua construção, o que serve de testemunho da durabilidade deste sistema construtivo ao longo do tempo (DUARTE,1999) apud RAUBER, (2005).
Os estudos e conhecimentos técnicos em Alvenaria estrutural vêm crescendo muito nos últimos anos, essa técnica vem ganhando espaço a cada dia que passa e cada vez mais edifícios habitacionais vem sendo construído em Alvenaria Estrutural.
Adotar um projeto para produção tem o objetivo de garantir que as soluções adotadas tenham sido suficientemente abrangentes, integradas e detalhadas de maneira que a produção ocorra de forma contínua, sem alterações e improvisos. Ainda é preciso ter o pensamento de que as medidas de racionalização têm início com eficiência, integração e coordenação de projetos, e detalhando a execução dos serviços. (SOUZA, 2002), apud MOMESSO, (2010).
Com isso, buscou-se conhecer mais desta área de estruturas em Alvenaria Estrutural para que se tenha uma agregação de conhecimentos, e contribuir para melhorias de detalhamentos em projetos, visando o avanço de execução e produtividade no processo de construção.
1.4 PROBLEMA DE PESQUISA
Investigar em obra a importância do projeto de alvenaria estrutural que quando bem elaborado e detalhado transforma-se numa importante ferramenta para a correta execução, redução de perdas e custos no canteiro de obra onde se executa a construção de uma edificação em alvenaria estrutural.
1.5 METODOLOGIA
A metodologia deste trabalho será exploratória. Já do ponto de vista dos procedimentos técnicos, será uma pesquisa bibliográfica com aplicação em estudo de caso, pois se desenvolverá a partir de materiais publicados em livros, revistas, artigos dissertações, teses e internet. Utilizará ainda abordagem dedutiva (do geral para o especifico).
A proposta de metodologia do trabalho será desenvolvida considerando as seguintes etapas gerais:
a. Revisão bibliográfica abordando os principais conceitos introdutórios ao tema; b. Levantamento dos dados para estudo conforme normas vigentes.
c. Aplicando o objeto de estudo na teoria e prática com estudo de caso. d. Análise dos dados levantados como o estudo de caso apresentado.
1.6 LIMITAÇÃO DO TRABALHO
O presente trabalho se limita ao estudo de um projeto de alvenaria estrutural em bloco vazado de concreto e a verificação das condições de execução dos seus principais detalhes construtivos durante sua execução em obra.
1.7 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
O trabalho foi organizado em cinco capítulos, apresentando os seguintes conteúdos:
No capítulo 1 – Introdução, será apresentada a escolha do tema, objetivos, as ferramentas de pesquisa e a estrutura do trabalho;
No capítulo 2 – Revisão bibliográfica, será apresentada uma fundamentação teórica entendendo algumas definições necessárias, desmembrando os itens principais que constituem uma alvenaria estrutural e explicando cada um deles.
No capítulo 3 – Projeto em alvenaria estrutural, serão apresentados os tipos de projetos existente no sistema de alvenaria estrutural.
No capítulo 4 – Diretrizes para detalhamento de projeto em Alvenaria estrutural, serão abordados os itens principais para se detalhar um projeto buscando unir a teoria com a prática.
O capítulo 5 – Conclusões e recomendações, trata da conclusão onde serão destacadas as importâncias observadas na elaboração do trabalho.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
As edificações em alvenaria estão entre as construções de maior aceitação pelo homem desde as civilizações antigas. Edificações monumentais em alvenaria de pedras e tijolos, como as pirâmides do Egito e o Coliseu romano (Figura 1), ainda permanecem em pé, passados mais de 2000 anos de sua construção, o que serve de testemunho da durabilidade deste sistema construtivo ao longo do tempo (DUARTE,1999) apud RAUBER, (2005).
Fonte: www.globaltravelmate.com/africa Fonte: www.sohistoria.com.br
Segundo TAULI e NESSE (2010) alvenaria é o conjunto de peças justapostas colocadas em sua interface, por uma argamassa apropriada, formando um elemento vertical coeso. Este conjunto coeso serve para vedar espaços, resistir a cargas oriundas da gravidade, promover segurança, resistir a impactos, à ação do fogo, isolar e proteger acusticamente os ambientes, contribuir para a manutenção do conforto térmico, além de impedir a entrada de vento e chuva no interior dos ambientes. Apud SILVA, (2013).
AZEREDO (1997) define alvenaria como toda obra constituída de pedras naturais, tijolos ou blocos de concreto, ligados ou não por meio de argamassas, que comumente deve oferecer condições de resistência, durabilidade e impermeabilidade. Apud SILVA, (2013).
ROMAN e FILHO (2007) destacam a alvenaria estrutural como um processo construtivo em que as paredes de alvenaria e as lajes enrijecedoras funcionam estruturalmente em substituição aos pilares e vigas utilizados nos processos construtivos tradicionais, sendo dimensionado segundo métodos de cálculos racionais e de confiabilidade determinável. Apud SILVA, (2013).
De acordo com SAMPAIO (2010) a alvenaria estrutural é um processo construtivo no qual os elementos que desempenham a função estrutural são a própria alvenaria, dispensando o uso de pilares e vigas, o que acarreta redução de custos. Entretanto, para CAMACHO (2006) alvenaria estrutural é um processo construtivo no qual, os elementos que desempenham a função estrutural são de alvenaria, sendo os mesmos projetados, dimensionados e executados de forma racional. Apud SILVA, (2013).
A alvenaria estrutural é um sistema que junta as funções de superestrutura e vedações em um só elemento: as paredes de alvenaria. Como as paredes desempenham o papel de superestrutura, muitos cuidados devem ser tomados na concepção do projeto, principalmente na resistência das mesmas. (GUIMARÃES, 2014).
Segundo Cavalheiro (1995) “pela dupla função que seus elementos básicos (paredes) desempenham nas edificações, ou seja, vedação e resistência, o sistema estrutural confunde-se com o próprio processo construtivo”. O fato de a alvenaria cumprir dupla função requer a colaboração do arquiteto, dos engenheiros e do construtor na fase de planejamento, projeto e construção do edifício (DRYSDALE,1994) apud RAUBER (2005).
Conforme Machado (1999), apud RAUBER (2005), a existência de apenas um elemento (a parede de alvenaria) para assumir múltiplas funções de ambos os sistemas é bastante vantajoso. Isto ocorre não apenas pelas facilidades construtivas proporcionadas, mas também por eliminar problemas que surgem nas interfaces entre os sistemas.
2.1 HISTÓRICO DA ALVENARIA ESTRUTURAL
2.1.1 Histórico no Mundo
O uso da alvenaria estrutural teve sua origem nas antigas civilizações.
SCHNEIDER e DICKEY (1994), apud KATO (2002), citam que a característica estrutural da alvenaria já é empregada desde a sua aparição.
Grandes blocos irregulares de pedra foram utilizados na execução de paredes estruturais em pirâmides, catedrais, palácios e fortalezas. “O desenvolvimento da técnica e o
seu uso racional foram impedidos pela pouca trabalhabilidade dos blocos de pedra utilizados, como também pela falta de conhecimento sobre o comportamento das alvenarias” (CAMPOS, 1993). Apud SANTOS, (1998).
CAMALHO e CORRÊA (2003, p.1) comenta que o sistema construtivo se desenvolveu inicialmente através do empilhamento puro e simples de unidades, tijolos ou blocos, de forma a cumprir a destinação projetada. Nessa fase inicial, vãos até podiam ser criados, mas sempre por peças auxiliares, como, por exemplo, vigas de madeira ou pedra.
Até o início do século XX as alvenarias foram executadas de forma empírica e apresentavam grandes espessuras devidas a falta de conhecimento das características resistentes dos materiais, e de procedimentos racionais de cálculo (SAMPAIO (2010)) Apud SILVA, (2013).
Em 1933, houve o terremoto de Long Beach na Califórnia, e o uso da alvenaria simples (não armada) foi proibido nos Estados Unidos, nas regiões sujeitas a abalos sísmicos. Logo, começou a surgir os primeiros conceitos teóricos sobre alvenaria armada (SILVA (2004)). Apud SILVA, (2013).
No ano de 1950 o empirismo predominante no dimensionamento das edificações entra em decadência, as pesquisas começaram a trazer parâmetros e surgem cálculos mais racionais, principalmente na Suíça (ROMAN e FILHO (2007)). Apud SILVA, (2013).
Entre 1960 e 1970 houve intensas investigações experimentais e aperfeiçoamento de modelos matemáticos de cálculo propostos, com o intuito de obter projetos resistentes não só a carga estática e dinâmicas de vento e sismos, mas também devido a explosões (PAULUZZI (2013)), Apud SILVA, (2013).
Mohamad (2003, p. 19), comenta o início dos estudos voltados a “Moderna Alvenaria Estrutural”
O marco inicial da “Moderna Alvenaria Estrutural” teve início com os estudos realizados pelo professor Paul Haller, na Suica, conduzindo uma série de testes em paredes de alvenaria, em razão da escassez de concreto e aço proporcionada pela Segunda Guerra Mundial. Durante sua carreira foram testadas mais de 1.600 paredes de tijolos. Os dados experimentais serviram como base no projeto de um prédio de 18 pavimentos, com espessuras de parede que variaram entre 30 e 38 cm. Estas paredes, com espessura muito reduzida para a época, causaram uma revolução no processo construtivo existente (TMS, 2005).
No final do anos 40, se iniciaram estudos mais aprofundados sobre estruturas de alvenaria na Europa. Nos Estados Unidos, nos anos 50, iniciou-se o desenvolvimento de regras práticas para a alvenaria, resultando na publicação de códigos de construção. Atualmente, em países como Estados Unidos, Inglaterra e Alemanha, a alvenaria estrutural atinge nível de cálculo, execução e controle similares aos aplicados nas estruturas de aço e concreto, constituindo-se em um econômico e competitivo sistema. (RAUBER,2005)
2.1.2 Histórico no Brasil
Se prolongou por muitos anos o conhecimento empírico voltado a alvenaria estrutural no mundo, considerada como uma alvenaria resistente e não estrutural, pelo fato de não haver regulamentos que fixassem critérios de dimensionamento e segurança dos elementos estruturais.
No Brasil o primeiro trabalho elaborado para o cálculo de alvenaria de estrutura foi Normas para cálculo e execução de estruturas de alvenaria armada ou parcialmente armada (anteprojeto), de autoria do engenheiro civil Fernando Luiz Lobo B. Carneiro. Publicado no Rio de Janeiro em 20 de janeiro de 1968, esse trabalho forneceu os primeiros elementos de referência para a elaboração do texto básico para a normatização de uso dos blocos estruturais. Com base nessas normas, dezenas de prédios foram construídos em alvenaria estrutural armada (KAGEYAMA, KISHI e MEIRELLES, 2009) apud GUIMARÃES (2014).
A alvenaria estrutural foi incorporada somente a partir dos anos 60. Inicialmente, o uso se manteve restrito à alvenaria estrutural armada, para construção de edifícios de quatro pavimentos, destinados à habitação popular. Posteriormente, como fruto de incentivos da promoção pública, a alvenaria estrutural foi utilizada na construção de grandes conjuntos habitacionais. (RAUBER,2005)
Na década de 1960 surgiu no Brasil o emprego do método construtivo de bloco de concreto em um conjunto habitacional Central Park Lapa, em São Paulo, constituído de quatro pavimentos e suas paredes com espessuras de 19 cm, (Figura 2.a). Em 1972 no mesmo conjunto habitacional, foi construído, quatro prédios de 12 pavimentos em alvenaria armada.
“O edifício pioneiro em alvenaria não armada, no Brasil, foi o Jardim Prudência, construído na cidade de São Paulo, em 1977. A edificação de nove pavimentos, em blocos de concreto de silicocalcário com paredes de 24 cm de Espessura.” (MOHAMAD,2003).
Segundo RICHTER (2007) apud SILVA, (2013), apesar da chegada tardia deste processo construtivo no Brasil, a alvenaria estrutural acabou se firmando como uma alternativa eficiente e econômica para a execução de edifícios residenciais e Industriais.
Figura 2 - Condomínio Central Parque (a) e Edifício Jardim Prudência (b)
(a) (b)
Fonte: (COMUNIDADE DA CONSTRUÇÃO (2013))
Atualmente devido ao surgimento de centros de pesquisas a alvenaria estrutural está se tornando em grande escala um processo construtivo eficiente e racional. No Brasil existe importantes centros de pesquisas que buscam a evolução do método, como NEPAE (Núcleo de Ensino e Pesquisa da Alvenaria Estrutural), GDA (Grupo de Desenvolvimento e Pesquisa da Alvenaria Estrutural) e o CIENTEC (Fundação de Ciência e Tecnologia).
Alguns países como Estados Unidos, Inglaterra e Alemanha já atingiram níveis de cálculo, controle e execução similares aos aplicados nas estruturas de aço e concreto armado (PAULUZZI (2013)) apud SILVA, (2013).
2.2 ELEMENTO DE ALVENARIA ESTRUTURAL
2.2.1 Termos e Definições
Conforme Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 15961-1:2011.
Componentes
Menor parte constituinte de um elemento da estrutura, incluindo: a) Bloco: Componente básico da alvenaria.
b) Junta de argamassa: Componente utilizado na ligação dos blocos.
c) Graute: Componente utilizado para preenchimento de espaços vazios de blocos com a finalidade de solidarizar armaduras à alvenaria ou aumentar sua capacidade resistente.
Elemento de Alvenaria
Parte da estrutura suficientemente elaborada constituída da reunião de dois ou mais componentes.
a) Não armado: elemento de alvenaria no qual a armadura é desconsiderada para resistir aos esforços solicitantes.
b) Armado: elemento de alvenaria no qual são utilizadas armaduras passivas que são consideradas para resistência aos esforços solicitantes.
c) Protendido: elemento de alvenaria em que são utilizadas armaduras ativas impondo uma pré-compressão antes do carregamento.
Parede
a) Estrutural: toda parede admitida como participante da estrutura.
b) Não estrutural: toda parede não admitida como participante da estrutura.
a) Viga: elemento linear que resiste predominantemente à flexão e cujo vão seja maior ou igual a três vezes a altura da seção transversal.
b) Verga: elemento estrutural colocado sobre abertura de porta e janela que tenha a função exclusiva de transmissão de cargas verticais para as paredes adjacentes à abertura.
c) Contraverga: elemento estrutural colocado sob o vão de abertura com a função de redução de fissuração nos seus cantos.
d) Cinta: elemento estrutural apoiado continuamente na parede, ligado ou não às lajes, vergas ou contravergas.
e) Pilar: elemento linear que resiste predominantemente a cargas de compressão e cuja maior dimensão da seção transversal não exceda cinco vezes a menor dimensão.
f) Parede: elemento laminar que resiste predominantemente a cargas de compressão e cuja maior dimensão da seção transversal excede cinco vezes a menor dimensão.
g) Coxim: elemento estrutural não contínuo, apoiado na parede, para distribuir cargas concentradas.
h) Enrijecedor: elemento vinculado a uma parede estrutural com a finalidade de produzir um enrijecimento na direção perpendicular ao seu plano
i) Diafragma: Elemento estrutural laminar admitido como rígido em seu próprio plano, sendo usualmente a laje de concreto armado que distribui as ações horizontais para as paredes.
Prisma
Corpo de prova obtido pela superposição de blocos unidos por junta de argamassa, grauteados ou não. Ensaiados à compressão, oferece informação básica sobre resistência à compressão da alvenaria e é o principal parâmetro para o projeto e controle da obra.
- Área bruta, líquida e efetiva:
a) Bruta: área de um componente (bloco) ou elemento (parede) considerando-se as suas dimensões externas e desprezando-se a existência dos vazios.
b) Líquida: área de um componente ou elemento, com desconto das áreas dos vazios.
c) Efetiva: parte da área líquida de um componente ou elemento, sobre a qual efetivamente é disposta a argamassa.
Amarração direta ou indireta
a) Direta no plano da parede: padrão de distribuição dos blocos no plano da parede no qual as juntas verticais se defasam de no mínimo 1/3 do comprimento dos blocos.
b) Junta não amarrada no plano da parede: padrão de distribuição dos blocos no plano da parede que não atenda ao descrito acima no item “a”. Toda parede com junta não amarrada no seu plano deve ser considerada não estrutural, salvo se existir comprovação experimental de sua eficiência ou se efetuada amarração indireta conforme item “d”.
Atualmente estão sendo feitos ensaios na Escola de Engenharia de São Carlos para se avaliar a eficiência de vários tipos de amarração indireta. (REBOREDO, 2013)
c) Amarração direta de paredes: padrão de ligação de paredes por intertravamento de blocos, obtido com a interpenetração alternada de 50% das fiadas de uma parede na outra ao longo das interfaces comuns, (Figura 3).
Figura 3- Amarração Direta de Paredes.
Fonte: Adaptado de ACCETTI (1998).
d) Amarração indireta de paredes: padrão de ligação de paredes com junta vertical a prumo em que o plano da interface comum é atravessado por armaduras normalmente constituídas por grampos metálicos devidamente ancorados em furos verticais adjacentes grauteados ou por telas metálicas ancoradas em juntas de assentamento.
2.2.2 Bloco de Concreto
Embasado na Norma Brasileira 6136 (Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2014a) – Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Requisitos.
Bloco de concreto vazado é o componente básico da alvenaria estrutural, tem como função absorver as tensões de compressão geradas pelas cargas da edificação, substituindo a estrutura de concreto, aonde cuja área líquida é igual ou inferior a 75% da área bruta (Figura 4).
Figura 4 - Bloco Vazado de Concreto
Fonte: NBR 6136 (2014)
• área bruta: Área da seção perpendicular aos eixos dos furos, sem desconto das áreas dos vazios.
• área líquida: Área média da seção perpendicular aos eixos dos furos, descontadas as áreas médias dos vazios.
• área efetiva: parte da área líquida de um componente ou elemento, sobre a qual efetivamente é disposta a argamassa.
Referindo-se a dimensões, conforme a NBR 6136, temos:
• dimensões nominais: Dimensões comerciais dos blocos, indicadas pelos fabricantes, múltiplas do módulo M = 10 cm e seus submódulos M/2 e M/4.
• dimensões reais: Aquelas obtidas ao medir cada bloco, equivalentes às dimensões nominais diminuídas em 1 cm, que correspondem à espessura média da junta de argamassa (Tabela 1).
• blocos modulares: Blocos com dimensões coordenadas, para a execução de alvenarias modulares, isto é, alvenarias com dimensões múltiplas do módulo M = 10 cm e seus submódulos M/2 e M/4.
Tabela 1- Dimensões Reais dos Blocos.
mm para
de blocos de concreto têm sua modulação determinada de acordo com as ABNT NBR 5706 e ABNT NBR 5726.
Fonte:ABNT, NBR 6136.
A espessura mínima de qualquer parede de bloco deve atender à Tabela 2. A tolerância permitida nas dimensões das paredes é de – 1,0 mm para cada valor individual.
Tabela 2 - Dimensões da Espessura das Paredes dos Blocos em Função da Classe.
Fonte: ABNT, NBR 6136.
Família de blocos: Conjunto de componentes de alvenaria que interagem modularmente entre si e com outros elementos construtivos. Os blocos que compõem a família, segundo suas dimensões, são designados como bloco inteiro (bloco predominante), meio bloco, blocos de amarração L e T (blocos para encontros de paredes), blocos compensadores A e B (blocos para ajustes de modulação) e blocos tipo canaleta.
Além dos blocos retangulares, também existem blocos com formatos diferentes como blocos canaleta, blocos jota entre outros que servem para cumprir determinadas funções que os blocos padronizados não podem cumprir como por exemplo junção de paredes a 45º, passagem de tubulações, receber armações entre outras funções. Um esquema com o desenho de alguns tipos de blocos pode ser visto na figura 5 abaixo.
Figura 5 - Exemplo de Famílias de Blocos de Concreto.
Fonte: http://www.pavertech.com.br/, acessado em 17/04/2017.
2.2.2.1 Resistencia à Compressão
A principal propriedade do bloco é a sua resistência característica à compressão
fbk, referida pela norma atual sempre à área bruta do bloco. Essa é fundamental para a
resistência da parede fk. A qualidade de um bloco é, na maioria das vezes, medida pela sua resistência à compressão.
Os blocos estruturais devem ter resistência mínima de 3,0 Mpa (Tabela 3). O ensaio é realizado por simples compressão de uma amostra de blocos. O ensaio de resistência à compressão deve ser executado conforme a NBR 12118 (2013) e a determinação da resistência característica dos blocos ensaiados deve ser calculada de acordo com a NBR 6136 (2016).
Tabela 3 - Resistência Característica à Compressão.
Fonte: ABNT, NBR 6136.
2.2.2.2 Produção dos Blocos de Concreto
Para a produção de blocos vazados em concreto, conforme a NBR 6136 temos parâmetros a serem seguidos como:
• Concreto: O concreto deve ser constituído de cimento Portland, agregados e água.
• Cimento: Somente cimentos que obedeçam às especificações brasileiras para cimento (ABNT NBR 5732, ABNT NBR 5733, ABNT NBR 5735, ABNT NBR 5736 e ABNT NBR 11578), destinados à preparação de concretos e argamassas, são considerados nesta Norma.
• Água: A água de amassamento deve ser limpa e isenta de produtos nocivos à hidratação do cimento.
• Agregados: Os agregados graúdos e miúdos devem estar de acordo com a ABNT NBR 7211. Escórias de alto forno, cinzas volantes, argila expandida ou outros agregados leves ou não podem ser usados com a condição de que o produto final atenda aos requisitos físico-mecânicos da norma. Recomenda-se que a dimensão máxima característica do agregado não ultrapasse a metade da menor espessura de parede do bloco.
• Aditivos e adições:
- Será permitido o uso de aditivos, de acordo com a ABNT NBR 11768, adições ou pigmentos, desde que o produto final atenda aos requisitos físico-mecânicos.
- Os aditivos não devem conter substâncias potencialmente capazes de promover a deterioração do concreto dos blocos ou materiais próximos, quer por contato direto, quer por disseminação de íons.
• Os blocos devem ser fabricados e curados por processos que assegurem a obtenção de um concreto suficientemente homogêneo e compacto, de modo a atender a todas as exigências da Norma 6136. Os lotes devem ser identificados pelo fabricante segundo sua procedência e transportados e manipulados com as devidas precauções, para não terem sua qualidade prejudicada.
• Os blocos devem ter arestas vivas e não devem apresentar trincas, fraturas ou outros defeitos que possam prejudicar o seu assentamento ou afetar a resistência e a durabilidade da construção, não sendo permitida qualquer reparo que oculte defeitos eventualmente existentes no bloco.
• Por ocasião do pedido de cotação de preços, o comprador deve indicar o local da entrega do material, bem como a classe, a resistência característica à compressão, as dimensões e outras condições particulares dos blocos desejados especificados no projeto.
• Para fins de fornecimentos regulares, a unidade de compra é o bloco.
2.2.2.3 Classificação dos blocos de Concreto
Conforme a Classificação da NBR 6136 (ABNT, 2016a) – Os blocos de concreto são classificados em quatro classes: A, B, C e D de acordo com sua resistência característica à compressão axial obtida aos 28 dias (fbk) e outros requisitos:
a) classe A – Com função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima ou abaixo do nível do solo;
b) classe B – Com função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima do nível do solo;
c) classe C – Com função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima do nível do solo; e
NOTA: Recomenda-se o uso de blocos com função estrutural classe C designados M10 para edificações de no máximo um pavimento, os designados M12,5 para edificações de no máximo dois pavimentos e os designados de M15 e M20, para edificações maiores.
d) classe D – Sem função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima do nível do solo.
2.2.3 Argamassa de Assentamento
Conforme definição da Norma brasileira 13281- Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos —Requisitos. Regida pela Associação Brasileira de Normas Técnicas:
Argamassa é uma mistura homogênea de agregado(s) miúdo(s), aglomerante(s) inorgânico(s) e água, contendo ou não aditivos, com propriedades de aderência e endurecimento, podendo ser dosada em obra ou em instalação própria (argamassa industrializada).
Argamassa para assentamento em alvenaria estrutural: Indicada para ligação de componentes de vedação (como blocos e tijolos) no assentamento em alvenaria, com função estrutural.
As principais funções da argamassa são garantir a transferência das tensões entre os blocos, garantir uma boa aderência entre os blocos, selar a edificação e absorver pequenas deformações.
2.2.3.1 Função da Argamassa de Assentamento
Dentre as funções da argamassa no sistema estrutural, pode-se citar a união dos blocos, vedação do conjunto, compensação de imperfeições, distribuição de cargas e absorção de deformações (Manzione, 2000). Ainda segundo Manzione, (2000) a argamassa necessita ter algumas características para bem executar suas funções, como boa trabalhabilidade, capacidade de retenção de água, obtenção rápida de resistência, adequada aderência, boa durabilidade e resiliência suficiente. Apud NOGUEIRA, (2010).
Segundo RAUBER (2005), as argamassas mistas (constituídas de cimento, cal e areia) são as mais adequadas para o uso em alvenaria estrutural. O tipo de argamassa a ser utilizado depende, principalmente, da função que a exercerá, das condições de exposição da parede e do tipo de bloco empregado. “Para cada resistência de bloco existe uma resistência ótima de argamassa. Um aumento desta resistência não aumentará a resistência da parede”. (POZZOBON,2003) apud RAUBER, (2005).
A resistência da argamassa deve ser determinada de acordo com a NBR 13279 (2005). Alternativamente pode-se utilizar as prescrições do Anexo D da NBR 15961-2 (2011). Através desses ensaios é obtida a resistência média à compressão da argamassa fa. O único componente que não tem especificada sua resistência característica é a argamassa, pois como a NBR 13279 (2005) especifica a resistência média, a NBR 15961-2 (2011) manteve o mesmo critério. De acordo com a NBR 15961-1 (2011) deve ser atendido o valor máximo de fa limitado a 0,7 da resistência característica especificada para bloco, referida à área liquida. Segundo Parsekian (2012), o valor mínimo de fa deve ser 0,7 de fbk.
Conforme TAUIL, (2010) a colocação de argamassa se assentamento em blocos vazados de concreto deve se seguir conforme demonstrado na Figura 6.
Figura 6 - Colocação de Argamassa de Assentamento.
2.2.4 Graute
De acordo com Camacho (2006) o graute consiste em um concreto fino formado de cimento, água, agregado miúdo e agregados graúdos de dimensão de até 9,5mm apresentando como principal característica uma alta fluidez de modo a preencher adequadamente os vazios dos blocos onde serão lançados. Apud, GUIMARÃES, (2014).
No dimensionamento de estruturas em alvenaria estrutural, utiliza-se o graute nas paredes mais solicitadas, as quais não resistiriam aos esforços solicitantes caso não houvesse a presença de grauteamento. Ele também tem como função a transmissão dos esforços de tração da estrutura para as armaduras. Porém, o graute se mostra um dos fatores de redução de produtividade, tornando necessário reduzi-lo ao máximo possível. (NOGUEIRA, 2010)
O grauteamento é uma das técnicas mais utilizadas no reforço de alvenaria estrutural. Através do preenchimento dos vazios dos blocos tem-se um aumento da resistência da parede aos esforços de flexão, cisalhamento e compressão. Ele tem ainda a finalidade de solidarizar as unidades com as eventuais armaduras distribuídas em seus vazios. (SAMPAIO (2010)). Apud SILVA, (2013).
Conforme Associação Brasileira de Normas Técnicas- NBR 15961-1 e 15961-2: Graute é o componente utilizado para preenchimento de espações vazios de blocos, com a finalidade de solidarizar armaduras á alvenaria ou aumentar sua capacidade resistente, (Figura 7).
A avaliação da influência do graute na compressão deve ser feita mediante o ensaio de compressão de prismas, pequenas paredes ou paredes.
Para elemento de alvenaria armada, a resistência a compressão característica deve ser especificada com valor mínimo de 15 Mpa.
A consistência do graute deve ser adequada para preencher todos os vazios sem que haja segregação. Caso seja utilizado cal, o teor não pode ser superior a 10% em volume em relação ao cimento.
A dimensão máxima do agregado deve ser de 10mm ou 20mm, conforme cobrimento da armadura, se for 15mm (cobrimento mínimo) ou 25mm, respectivamente. Os agregados dever ter dimensões inferior a 1/3 da menor dimensão dos vazados a serem preenchidos.
Figura 7 - Grauteamento da Alvenaria.
Fonte:<http://www.comunidadedaconstrucao.com.br/sistemasconstrutivos/1/materiais/qualidade/9/ materiais.> Acesso em: 19 Abril, 2017.
2.2.5 Armadura
As armaduras são as mesmas utilizadas nas estruturas de concreto armado e possuem a finalidade de aumentar a resistência da estrutura aos esforços de tração, ou compressão. Elas são utilizadas verticalmente nos blocos, ou horizontalmente nas vergas, contravergas, e canaletas (Figura 8). As suas disposições devem estar rigorosamente especificada no projeto estrutural (RAMALHO e CORRÊA (2007)). Apud SILVA, (2013).
Figura 8 - Armadura Vertical e Horizontal.
Conforme Associação Brasileira de Normas Técnicas- NBR 15961-1, a especificação do aço deve ser feita de acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 7480 (2007). Na falta de ensaios ou valores fornecidos pelo fabricante, o módulo de elasticidade do aço pode ser admitido igual a 210 GPa.
2.3 SISTEMA CONSTRUTIVO EM ALVENARIA ESTRUTURAL
2.3.1 Paredes
Associação Brasileira de Normas Técnicas- NBR 15961-1, referencia:
Elemento laminar que resista predominantemente a carga de compressão e cuja maior dimensão da seção transversal exceda cinco vezes a menor dimensão.
Altura Efetiva
A altura efetiva (he) de uma parede deve ser considerada igual:
─ à altura da parede, se houver travamento que restrinjam os deslocamentos horizontais das suas extremidades;
─ ao dobro da altura, se uma extremidade for livre e se houver travamento que restrinja conjuntamente o deslocamento horizontal e a rotação na outra extremidade.
Espessura Efetiva
Para edificações de mais de dois pavimentos não se admite parede estrutural com espessura efetiva inferior a 14cm.
A espessura efetiva (te) de uma parede sem enrrijecedores será a sua espessura (t), não sendo considerado os revestimentos.
A espessura efetiva de uma parede com enrrijecedores regularmente espaçados deve ser calculada de acordo com a expressão:
𝑡𝑒 = 𝛿 𝑡
Onde,
te é a espessura efetiva da parede;
𝛿 é um coeficiente calculado de acordo com a tabela 4e parâmetros dados pela figura 9;
t é a espessura da parede na região entre enrijecedores.
Tabela 4 - Valores do Coeficiente δ (interpolar para valores intermediários).
Fonte: NBR 15961-1: 2011, (2017).
Figura 9 - Parâmetro para Cálculo da Espessura Efetiva de Paredes.
Fonte: NBR 15961-1: 2011, (2017).
A espessura efetiva é utilizada para cálculos da esbeltez da parede, conforme item 2.3.1.1, e não pode ser utilizada para o cálculo da área da seção resistente quando a parede apresentar enrijecesores.
2.3.1.1 Limite para dimensões
Para dimensões de peças de alvenaria a NBR 15961-1 nos cita alguns limites
que se pode ver abaixo:
● Esbeltez ─ o índice de esbelte é a razão entre a altura efetiva e a espessura efetiva da parede ou pilar:
𝜆 = ℎ𝑒/𝑡𝑒
Os valores máximos para os índices de esbeltez se diferencia em alvenaria armada e não armada, conforme Figura 10.
Figura 10 - Valores Máximos do Índice de Esbeltez de Paredes e Pilares.
Fonte: NBR 15961-1: 2011, (2017).
● Comprimento efetivo de flanges em painéis de contraventamento ─ O comprimento efetivo de flange em painéis de contraventamento deve obedecer ao limite 𝑏𝑓 ≤ 6𝑡, conforme figura 11.
Figura 11 - Comprimento Efetivo de Flanges
2.3.1.2 Interação de Paredes
Numa parede de alvenaria, quando se coloca um carregamento localizado sobre
apenas uma parte de seu comprimento, tende haver um espalhamento dessa carga ao longo de sua altura.
A Norma Brasileira 15961-1: 2011 – Alvenaria estrutural – Bloco de Concreto, prescreve que “A dispersão de qualquer ação vertical concentrada ou distribuída sobre um trecho de um elemento se dará segundo uma inclinação de 45°, em relação ao plano horizontal, podendo-se utilizar essa prescrição tanto para a definição da parte de um elemento que efetivamente trabalha a resistir a uma ação quanto para a parte de um carregamento que eventualmente atue sobre um elemento, conforme figura 12.
Figura 12 - Dispersão de Ações Verticais.
Fonte: NBR 15961-1: 2011, (2017).
2.3.1.2.1 Interação de Paredes em cantos e bordas (L, T e X)
Deve-se considerar que exista a interação quando se trata de borda ou canto com amarração direta, (Figura 14).
Em outras situações de ligação, que não a de amarração direta, a interação somente pode ser considerada se existir a comprovação experimental de sua eficiência.
Em seu livro Projeto de edifícios de alvenaria estrutural / Mareio A. Ramalho, Mareio R. S. Corrêa. São Paulo: Pini, 2003. Comentam:
Se esse espalhamento pode ser observado em paredes planas, é de se supor que também possa ocorrer em cantos e bordas, especialmente quando a amarração é realizada intercalando-se blocos numa e noutra direção, ou seja. Sem a existência de juntas a prumo. Isso se dá porque um canto assim executado guarda muita semelhança com a própria parede plana, devendo ser, portanto, o seu comportamento também semelhante (Fig. 13 - 3.4).
É claro que somente haverá espalhamento da carga através de um canto se nesse ponto puderem se desenvolver forças de interação (Fig. 13 - 3.5). Se essas forças não estiverem presentes por um motivo qualquer, como a existência de uma junta a prumo no local, evidentemente o espalhamento também não se verificará. E não ocorrendo o espalhamento não ocorrerá a uniformização das cargas que atuam sobre essas paredes.
Outro ponto em que se pode discutir a existência ou não de forças de interação são as aberturas. Usualmente, considera-se que a existência de uma abertura também represente um limite entre paredes, ou seja, a abertura caracteriza a interrupção do elemento. Assim sendo uma parede com aberturas normalmente é considerada como uma seqüência de paredes independentes. Entretanto, também nesse caso, costuma haver forças de interação entre esses diferentes elementos e, portanto, haverá espalhamento e uniformização de cargas (Fig. 13 - 3.6). Não se pode esquecer que em casos usuais de janelas ainda se tem aproximadamente 2/3 do pé-direito preenchido com material, sendo que essa altura se reduz a aproximadamente 1/3 no caso de portas.
Figura 13 - Exemplo de Interações de Paredes.
Figura 14 - Amarração em Cantos e Bordas (L, T e X).
Fonte: (ROMAN et al (2003)), apud Silva, Bernardo. (2013).
2.3.2 Lajes
As lajes tem como função principal suportar as cargas verticais atuantes e transferi-las para as paredes estruturais onde se apoiam. As ligações das lajes com as paredes estruturais normalmente são realizadas por cintas de respaldo que contornam as bordas da laje.
Para edificações de pouca altura e poucos pavimentos, a laje trabalha quase que exclusivamente para esta resistência a cargas verticais. Para edifícios de maior altura ou diversos pavimentos, além das cargas verticais, as lajes também trabalham como diafragma rígido, recebendo as ações horizontais devido aos esforços de vento e desaprumo, transferindo-as para as paredes estruturais, conforme a rigidez de cada uma delas.
Conforme menciona REBOREDO (2013), nos trechos descritos acima, cita também que, para edifícios de maior altura, a responsabilidade das lajes é múltipla e é conveniente que as lajes sejam maciças ou lajes mistas onde a capa da laje tenha uma dimensão conveniente. O uso de lajes pré-moldadas é mais recomendado para edifícios de até 4 ou 5 pavimentos onde o vento não exerce influência significativa.
No caso de edifícios onde a ação do vento é significativa, é conveniente utilizar lajes maciças, pois neste caso as lajes devem ter rigidez transversal suficiente para garantir o seu funcionamento como diafragma, ou seja, transferir os esforços horizontais atuantes na construção às paredes portantes. (ACCETTI,1998).
Segundo RAUBER, (2005), comenta que, a teoria de cálculo da alvenaria prevê que os esforços horizontais, especialmente a pressão do vento que atua nas paredes das fachadas, serão absorvidas pelas lajes e por elas transferidos às paredes de contraventamento (shear Walls), conforme Figura 15. Para que isso realmente ocorra, deve-se garantir que a laje esteja devidamente solidarizada às paredes e que apresente rigidez suficiente para atuar como um diafragma rígido.
Figura 15 - Transmissão da Pressão do Vento às Paredes Resistentes.
Fonte: (DUARTE,1999), apud RAUBER, (2005).
No caso de lajes armadas em uma só direção, deve-se também evitar que todas as lajes sejam armadas na mesma direção. A disposição das armaduras deve se dar alternadamente, como ilustra a Figura 16, tomando-se o cuidado de equilibrar a quantidade de armaduras em ambos os sentidos.
Figura 16 - Disposição Recomendada das Lajes Armadas em uma só Direção.
2.3.3 Esforços Verticais Atuantes
2.3.3.1 Importância da Uniformização das Cargas
Conforme Ramalho e Corrêa, (2003) em seu livro Projeto de edifícios de alvenaria estrutural, que nos dá paramentos referente a importância da uniformização das cargas, vale ressaltar:
Normalmente, as cargas verticais que atuam sobre as paredes, num determinado nível da edificação, apresentam valores que podem ser muito diferentes. Por exemplo, as paredes internas tendem a receber carregamentos bem maiores que as paredes externas.
Mesmo assim, não é recomendável que para um determinado pavimento, sejam utilizadas resistências diferentes para os blocos. Devido ao controle voltado aos blocos com resistências distintas, sendo que não há indicação explícita no bloco, e sim no lote de bloco, podendo ser facilmente confundidos.
Desse modo, a parede mais carregada acaba definindo a resistência dos blocos a serem utilizados em todas as paredes do pavimento. Podendo ser previstos pontos grauteados, o que aumenta a resistência da parede mantendo-se a resistência do bloco. Entretanto, o grauteamento não é uma solução para ser utilizada de modo extensivo, devido ao custo e às dificuldades de execução.
A uniformização não ocorrendo na prática, pode-se ter uma redução significativa da segurança da edificação.
2.3.3.2 Resistência à Compressão
A resistência à compressão é, o parâmetro de resistência mais importante para a alvenaria estrutural.
De acordo com Parsekian, Hamid e Drysdale (2012), a resistência à compressão da alvenaria depende em ordem decrescente da resistência do bloco, da mão de obra e da resistência da argamassa. A máxima carga de compressão que a parede é capaz de resistir
depende da seção transversal (espessura e comprimento da parede), da esbeltez (relação altura/espessura) e de eventuais excentricidades de carregamento. Apud REBOREDO, (2013).
2.3.3.2.1 Compressão Simples:
Embasado na Associação Brasileira de Normas Técnica, NBR 15961-1:
A resistência característica à compressão simples da alvenaria fk deve ser determinada com base no ensaio de paredes (ABNT NBR 8949) ou ser estimada como 70% da resistência característica de compressão simples de prisma fpk ou 85% da de pequena parede fppk. As resistências características de parede ou prismas deve ser determinadas de acordo com as especificações da ABNT NBR 16961-2.
Se as juntas horizontais tiverem argamassamento parcial (apenas sobre as paredes longitudinais dos blocos) e se a resistência for determinada com base em ensaio de prisma ou pequena parede, à compressão simples da alvenaria deve ser corrigida pelo fator de 0,80.
Sendo que as correlações indicadas acima podem ser alteradas, desde que justificadas por resultados de ensaios.
2.3.3.2.2 Compressão na Flexão:
As condições de obtenção da resistência fk devem ser as mesma da região comprimida da peça que diz respeito à porcentagem de preenchimento com graute e à direção da resultante de compressão relativa à junta de assentamento.
Quando a compressão ocorrer em direção paralelas às juntas de assentamento (como no caso usual de vigas), a resistência característica na flexão pode ser adotada:
─ Igual à resistência a compressão na direção perpendicular às juntas de assentamento, se a região comprimida do elemento de alvenaria estiver totalmente grauteada;
─ Igual a 50% da resistência à compressão na direção perpendicular às juntas de assentamento, em caso contrário.
2.3.3.2.3 Ensaios em prisma
O prisma é a justaposição de dois ou mais blocos, unidos por juntas de argamassa, (Figura 17). Pode ou não ser grauteado, suas dimensões e procedimentos de ensaios estão descritos na NBR 15961- 2 (2011).
Os resultados deste procedimento são utilizados em cálculos estruturais, e representam de forma satisfatória as condições encontradas na alvenaria estrutural (CARVALHO (2008)). PRUDÊNCIO (1986) afirma que este tipo de ensaio conduz à obtenção de valores mais precisos e mais conservadores. De acordo com RAMALHO e CORRÊA (2007) a resistência do prisma é sempre maior que a da parede devido ao aumento de juntas horizontais, e verticais (não presentes no ensaio de prismas) na edificação. Segundo os mesmos autores a relação de resistência entre parede e prisma situa-se por volta de 0,7 tanto para blocos de concreto como para blocos cerâmicos. Apud SILVA, (2013).
Figura 17 - Exemplo de Primas.
Fonte: CARVALHO (2008).
CAMACHO, (2006) afirma que os primas devem possuir todas as características dos elementos reais da obra, tais como: espessura das juntas, tipo de argamassa e unidade, e forma de assentamento.
2.3.3.3 Cisalhamento
O cisalhamento ocorre geralmente junto com os esforços provenientes do momento fletor. De acordo com Correa & Ramalho (2003), recomenda-se que em vergas,
vigas ou paredes que participem do sistema de contraventamento são elementos em que o cisalhamento deve ser verificado. Apud, PIRIS, (2008).
Referindo a NBR 15961-1; As resistências características ao cisalhamento fvk não devem ser maiores que os valores apresentados na Tabela 5, validos para argamassas de cimento, cal e areia sem aditivos e adições e juntas verticais preenchidas. Para outros casos a resistência ao cisalhamento deve ser determinada conforme NBR 14321 (1999).
Tabela 5 - Valores Característicos da Resistência ao Cisalhamento em Juntas Horizontais de Parede (fvk).
Fonte: ABNT NBR 15691-1;2011.
Onde:
fvk é a resistência característica ao cisalhamento;
σ é a tensão normal considerando apenas 90% das cargas permanentes.
Para a verificação do cisalhamento nas interfaces de ligação entre paredes (amarração direta), considera-se fvk igual a 0,35 MPa.
Para elementos de alvenaria estrutural submetidos a flexão e quando existirem armaduras perpendiculares ao plano de cisalhamento e envoltas por graute, a resistência característica ao cisalhamento pode ser obtida por:
𝑓𝑣𝑘 = 0,35 + 17,5 𝑝 ≤ 0,7 𝑀𝑝𝑎
Onde ρ é a taxa geométrica de armadura.
Para vigas de alvenaria estrutural biapoiadas ou em balanço, a resistência característica ao cisalhamento pode ser multiplicada pelo fator:
2.4 VANTAGEM E DESVANTAGEM DA ALVENARIA ESTRUTURAL
Inicialmente conforme (RAMALHO e CORRÊA, 2003), deve-se ressaltar que a utilização da alvenaria estrutural, para os edifícios residenciais, parte de uma concepção bastante interessante que é a de transformar a alvenaria, originalmente com função exclusiva de vedação, na própria estrutura. Dessa forma, pode-se evitar a necessidade da existência dos pilares e vigas que dão suporte a uma estrutura convencional.
Assim, a alvenaria passa a ter a dupla função de servir de vedação e suporte para a edificação, o que é, em princípio, muito bom para a economia. Entretanto, a alvenaria, nesse caso, precisa ter sua resistência perfeitamente controlada, de forma a se garantir a segurança da edificação. Essa necessidade demanda a utilização de materiais mais caros e também uma execução mais cuidadosa, o que evidentemente aumenta o seu custo de produção em relação à alvenaria de vedação.
As características que podem representar as principais vantagens da alvenaria estrutural em relação às estruturas convencionais de concreto armado, em ordem decrescente de importância.
a) Economia de fôrmas
Quando existem, as fôrmas se limitam às necessárias para a concretagem das lajes. São, portanto, fôrmas lisas, baratas e de grande reaproveitamento.
b) Redução significativa nos revestimentos
Por se utilizar blocos de qualidade controlada e pelo controle maior na execução, a redução dos revestimentos é muito significativa. Usualmente o revestimento interno é feito com uma camada de gesso aplicada diretamente sobre a superfície dos blocos. No caso dos azulejos, eles também podem ser colados diretamente sobre os blocos.
c) Redução nos desperdícios de material e mão-de-obra
O fato de as paredes não admitirem intervenções posteriores significativas, como rasgos ou aberturas para a colocação de instalações hidráulicas e elétricas, é uma importante causa da eliminação de desperdícios. Assim, o que poderia ser encarado como uma desvantagem, na verdade implica a virtual eliminação da possibilidade de improvisações, que encarecem significativamente o preço de uma construção.
d) Redução do número de especialidades
Deixam de ser necessários profissionais como armadores e carpinteiros.
e) Flexibilidade no ritmo de execução da obra
Se as lajes forem pré-moldadas, o ritmo da obra estará desvinculado do tempo de cura que deve ser respeitado no caso das peças de concreto armado.
Mohamad (2015, p. 23 e 24) em seu livro Construções em Alvenaria Estrutural – Materiais, projeto e desempenho, cita as vantagens econômicas do sistema de alvenaria estrutural comparando-a com alvenaria convencional de concreto Armado:
A alvenaria estrutural possui diversas vantagens, na qual a econômica e uma das principais, em virtude da otimização de tarefas na obra, por meio de técnicas executivas simplificadas e facilidade de controle nas etapas de produção e eliminação de interferências, gerando uma redução no desperdício de materiais produzido pelo constante retrabalho. Como consequência, o sistema construtivo em alvenaria estrutural conseguiu proporcionar uma flexibilidade no planejamento das etapas de execução das obras. Isso tornou o sistema em alvenaria competitivo no Brasil, quando comparado com o concreto armado e o aço. A Tabela 1.1 apresenta a porcentagem de redução no custo de uma obra em alvenaria, comparado com as estruturas convencionais (WENDLER, 2005). Os dados apresentados na Tabela 1.1 são custos relativos aproximados entre a estrutura convencional (concreto armado) e a alvenaria estrutural, em função do número de pavimentos e da complexidade do empreendimento. Esse trabalho foi redigido e apresentado nas reuniões do grupo de trabalho “Insumos e Novas Tecnologias” da HabiCamp. Também serviu de base para o curso sobre projeto de alvenaria estrutural com Blocos Vazados de Concreto, fornecido pela Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP).
