COMPORTAMENTO COMPRESSIVO DE REFORÇO PARA PAREDES DE EDIFÍCIOS CONSTRUÍDOS EM ALVENARIA RESISTENTE EMPREGANDO CANTONEIRAS DE AÇO

TEMA 2 – Reabilitação e reforços de estruturas

COMPORTAMENTO COMPRESSIVO DE REFORÇO PARA

PAREDES DE EDIFÍCIOS CONSTRUÍDOS EM ALVENARIA

RESISTENTE EMPREGANDO CANTONEIRAS DE AÇO

,Fernando Artur Nogueira Silva2,c _{e Caetano de Queiroz Monteiro}3,d

1a _{Av Prof. Luiz Freire, 700, Cidade Universitária, Recife, Pernambuco, Brasil} 2b _{Rua Caio Pereira, 226, Rosarinho, CEP: 52041-010, Recife, Pernambuco, Brasil}

3c _{Rua do Principe, 526, Boa Vista, Recife, Pernambuco, Brasil} 4d _{Rua Benfica 526, Recife, Pernambuco, Brasil}

a_{[email protected],} b_{[email protected],} c_{[email protected],} d_{[email protected]}

Palavras-chave: Alvenaria resistente, reforço de alvenaria, prédio tipo caixão,

recuperação estrutural.

Resumo.

A alvenaria resistente é uma técnica construtiva que se caracteriza pela utilização de unidades cerâmicas ou de concreto destinadas a vedação, com finalidade estrutural. A busca pela minimização dos custos, a deficiência do controle de qualidade dos componentes e dos procedimentos construtivos aliada à inexistência de norma técnica específica, conduziu a uma série de patologias e acidentes. A freqüência destes sinistros e a natureza brusca da ruptura, com colapso progressivo, têm gerado inquietação à comunidade técnica local e, principalmente, aos moradores destas edificações, que hoje vivem em sobressalto pela incerteza das condições de segurança de suas residências. Para o reforço destas edificações, um princípio que norteia o projeto é de fornecer ductilidade ao sistema, além de eliminar o colapso progressivo. Este artigo analisa a influência da inserção de cantoneiras de aço no comportamento de pilaretes em forma de cruz construídos em alvenaria de blocos cerâmicos de vedação quando submetidas a ensaios de compressão. Esses pilaretes são elementos que simulam o comportamento do encontro de paredes de edificações reais construídas em alvenaria resistente na região metropolitana do Recife. As cantoneiras utilizadas têm seção transversal em forma L com abas de 2” e espessuras de 3/16“ e são contraventadas através de parafusos espaçados a cada 80 cm. Os corpos-de-prova foram inicialmente carregados até o valor da carga correspondente às condições de utilização da edificação; as cantoneiras são instaladas e, daí por diante, o ensaio prossegue

Introdução

Existem várias alternativas para reforço de paredes não armadas destinadas a evitar o colapsos de edificações construídas em alvenaria estrutural. A experiência existente é fundamentalmente ligada a efeitos sísmicos (ELGAWADY ET AL, 2004). Para o caso de paredes de alvenaria resistente, isto é, construída com blocos de vedação assumindo função estrutural, o conhecimento anterior é praticamente inexistente. (CAMPOS, 2006)).

Uma das propostas para reforçar as edificações em alvenaria resistente consiste em incorporar cantoneiras de aço intertravadas com parafusos nos cantos e encontros de paredes. Este tipo de reforço, na hipótese de colapso de uma parede, permite a transferência das cargas para a estrutura metálica definida pelas cantoneiras. A estrutura resultante é dúctil e não permite o colapso progressivo (OLIVEIRA, 2010).

Metodologia

A metodologia para o desenvolvimento dos estudos foi realizada nas seguintes etapas:

O modelo experimental foi desenvolvido em pilaretes de alvenaria, por se constituir em um elemento que apresenta comportamento mais aproximado do encontro de paredes e os reforços constituídos por cantoneiras em forma de “L” com abas de 2” e espessura de 3/16” e contraventada através de parafusos de 5/16” espaçadas de 70 cm.

Foram confeccionadas e ensaiadas 24 pilaretes em alvenaria na forma de “T” com abas quadradas de 13 cm de aresta e núcleo nas mesmas dimensões, a altura dos pilaretes apresentava dimensão de 1,45 m.

A Figura 01 apresenta em forma de croqui, os modelos dos pilaretes e os detalhes dos reforços analisados.

Figura 01- Modelo de pilaretes e detalhes de reforço Procedimentos construtivos dos modelos analisados

No sentido de facilitar o transporte e a realização dos ensaios de compressão, os pilaretes foram construídos dois a dois, separados entre si de 0,80m, sobre laje de concreto nas dimensões 0,30 m x 0,10 m x 1,45 m.

Na construção das alvenarias foram utilizados blocos cerâmicos de oito furos (9x19x19)cm assentados a galga com argamassa mista de cimento, cal e areia, na dosagem volumétrica 1:1:6.

Após a construção das alvenarias na forma de pilaretes, estes foram chapiscados e após 3 dias de construídos foram revestidos com argamassa mista de cimento, cal e areia, na dosagem volumétrica de 1:1:6, na espessura de1,5 cm, totalizando 13 cm entre faces externas de revestimento.

de 5/16” entre lados opostos de uma mesma aba formando um travamento plano interconectando todas as 4 cantoneiras fixadas nos cantos das abas.

As principais etapas do processo de fixação das cantoneiras como reforço estão mostradas na Figura 02.

Figura 02 - Procedimentos de fixação dos reforços com cantoneiras de aço. Realização dos ensaios de resistência à compressão

Os ensaios de resistência à compressão foram realizados em um pórtico de reação com controle de carga e deslocamento através de mecanismo servo-motor. Estruturado na forma de quadro auto-reativo, possui três macacos hidráulicos de 500 kN de carga e curso de 200 mm.

Para realização dos ensaios de compressão dos pilaretes foi utilizado apenas 1 macaco hidráulico de 500 KN. Embora o mecanismo servo-motor possua 2 LVDTs que registra e controla a aplicação de deslocamentos crescentes e controlados, foram utilizados mais 4 deflectômetros analógicos fixados em abas opostas, dois a dois.

A Figura 03 mostra os detalhes dos ensaios realizados nos pilaretes sem reforço.

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Figura 03- Comportamento compressivo de pilaretes sem reforço nos ensaios de resistência à compressão

Em cada aba, um dos deflectômetros fora fixado na argamassa através de dispositivos que envolvia apenas o blocos, e no outro os dispositivos envolviam a camada e argamassa de assentamento.

Com esta disposição foi possível registrar as deformações diferenciadas em cada trecho e em cada aba, além das informações registradas na média das medidas dos LVDT´s.

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Figura 04- Comportamento compressivo de pilaretes sem reforço nos ensaios de resistência à compressão

Resultados e análises

Os gráficos seguintes mostram o comportamento compressivo dos pilaretes quando submetidos a acréscimo de deslocamentos impostos a taxa de 0,5 mm/min.

O gráfico 01 apresenta as curvas carga x deformação dos pilaretes sem reforço; observa-se que os valores das cargas máximas, que provocaram a ruptura, variaram entre 210 kN e 240 kN, apresentando ruptura brusca. Em

muitos as cargas que provocam as primeiras fissuras nos blocos, produzem perturbação na curva.

Gráfico 01 - Comportamento compressivo dos pilaretes sem reforço Como mostrado na seqüência de fotos da Figura 03, característica dos ensaios de pilaretes sem reforço, é possível observar que as primeiras fissuras ocorrem nos septos superiores do primeiro bloco (superior), propagam-se para os demais septos e para a camada de revestimento, até atingir a primeira junta de argamassa de assentamento.

Neste momento é possível perceber fissuras no revestimento, que se propagam de cima para baixo. Em alguns pilaretes o bloco da base também apresenta fissuras nos septos, com menor intensidade que os superiores.

Uma das razões que pode explicar este fenômeno pode ser a melhor ligação entre o primeiro bloco, assentado com argamassa à base metálica, e o confinamento que esta ligação produz no bloco. No bloco superior a carga é aplicada por um dispositivo de transferência sobre uma superfície aplanada e nivelada e entre estas se coloca uma chapa de madeira compensada de 4 mm, possibilitando uma certa liberdade de deformação.

O Gráfico 02 apresenta as curvas carga x deslocamento dos pilaretes reforçados com cantoneiras de aço 2”x2”x3/16” conectadas por parafusos 5/16”, espaçamento de 80cm. Observa-se que os valores das cargas máximas, que provocaram a ruptura, variaram entre 180 kN e 250 kN, apresentando uma

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Gráfico 02 - Comportamento compressivo dos pilaretes reforçados com cantoneiras de aço 2”x2”x3/16” conectadas por parafusos 5/16”

Como mostrado na seqüência de fotos da Figura 04, característica dos ensaios de pilaretes com reforço, é possível observar que igualmente aos pilaretes sem reforço as primeiras fissuras ocorrem nos septos superiores do primeiro bloco (superior) e se propaga para os demais septos. Pode se propagar para a camada de revestimento, muitas vezes percebida na curva carga x deformação, até atingir a primeira junta de argamassa de assentamento.

Neste momento é possível perceber fissuras no revestimento, que se propaga de cima para baixo. Em alguns pilaretes o bloco da base também apresenta fissuras nos septos, com menor intensidade que os superiores.

Só a partir do contato entre o dispositivo aplicador de carga com as cantoneiras de reforço é possível perceber acréscimo de carga crescente no comportamento compressivo do conjunto.

Conclusões

Para a super-estrutura foram estudadas duas formas de reforço:

a) utilizando capas de argamassa armada intertravadas, com o uso de conectores de aço sobre o revestimento existente e

b) com uso de cantoneiras intertravadas com conectores de aço no encontro entre paredes e nas ligações das paredes com as lajes.

As cantoneiras utilizadas nos encontros de paredes não se mostraram eficientes no incremento da capacidade de carga destes encontros.

As cantoneiras horizontais e verticais deverão ter continuidade. Na hipótese de colapso de uma ou mais paredes o conjunto de peças de reforço terá o comportamento de uma estrutura metálica espacial. Esta solução oferece ductilidade, evita a ruptura brusca e o colapso progressivo.

O reforço constituídos por cantoneiras de aço em forma de “L” com abas de 2”, espessura de 3/16” e contraventada através de parafusos de 5/16” espaçadas de 70cm, não promove aumento da capacidade de carga dos pilaretes. O que se observou foi que, após o colapso de cada pilarete, o trecho central de alvenaria fragmentado, permaneceu retido entre as cantoneiras. Possivelmente este fato justifique a forma do trecho do diagrama situado após a carga de ruptura.

Agradecimentos

Os autores agradecem à FINEP – Financiadora de Estudos e Projetos pelo apoio financeiro concedido através do Edital MCT/FINEP/FVA-HABITARE - 02/2004, Convênio nº. 01.04.1050.00, que tornou possível a pesquisa da qual este trabalho faz parte.

Referências

CAMPOS, M. D. Considerações sobre soluções para recuperação de prédios

construídos com alvenaria resistente. Dissertação (Mestrado em

Engenharia Civil) - Universidade Federal de Pernambuco, Orientador: Romilde Almeida de Oliveira, 2006.

ELGAWADY, M.; LESTUZZI, P.; BADOUX, P. M. A review of conventional

seismic retrofitting techniques for URM. 13th International Brick and