UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL CÍCERO DE OLIVEIRA GUALBERTO

(1)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL

CÍCERO DE OLIVEIRA GUALBERTO

VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL DE EDIFÍCIO DE 2 PAVIMENTOS COM TIJOLO CERÂMICO DE VEDAÇÃO

FORTALEZA 2011

(2)

VERIFICAÇÃO ESTUTURAL DE EDIFÍCIO DE 2 PAVIMENTOS COM TIJOLO CERÂMICO DE VEDAÇÃO

Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Orientadora: Professora Tereza Denyse Pereira de Araújo - D.Sc.

FORTALEZA 2011

(3)

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação Universidade Federal do Ceará

Biblioteca de Ciências e Tecnologia

G945v Gualberto, Cícero de Oliveira .

Verificação estrutural de edifício de 2 pavimentos com tijolo cerâmico de vedação. / Cícero de Oliveira Gualberto. – 2011.

61f. : il. color., enc. ; 30 cm.

Monografia (graduação) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Civil, Fortaleza, 2011.

Orientação: Profa. Dra. Tereza Denyse Pereira de Araújo. .

1. Alvenaria de blocos. 2. Sistema de vedação. 3. Construção civil. I. Título.

(4)

VERIFICAÇÃO ESTUTURAL DE EDIFÍCIO DE 2 PAVIMENTOS COM TIJOLO CERÂMICO DE VEDAÇÃO

Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Aprovada em ____/_____/_____

BANCA EXAMINADORA

_____________________________________________________________ Profa. Dra. Tereza Denyse Pereira de Araújo (Orientadora)

Universidade Federal do Ceará – UFC

_____________________________________________________________ Prof. Dr. Antonio Macário Cartaxo de Melo

Universidade Federal do Ceará – UFC

_____________________________________________________________ Prof. Dr. Alexandre Araújo Bertini

(5)

AGRADECIMENTOS

A DEUS pelo dom da vida, por tudo de bom que me propiciou e por ter me ajudado a conquistar até o presente dia meus objetivos

Aos meus pais, Edílson Porto e Mônica Malheiros pelo apoio incondicional que eles me deram e pelo amor também incondicional que é recíproco

Pelas minhas irmãs Lucina Teixeira e Natália Gualberto pelo amor e apoio incondicional

Ao meu irmão João Marcello que mesmo lá de cima sempre esteve comigo em meus pensamentos

Aos meus tios principalmente, Eduardo Malheiros, Mayra Costa, Milton Neto e Edmílson Porto, que sempre me apoiarão nas horas mais difíceis e pelos momentos de descontração

As minhas avós Luiza de Orleans e Auristela Porto pelo apoio dado tanto motivacional quanto no sentindo de me dar ferramentas para que eu pudesse me capacitar ainda mais

Ao meu grande amor, Bruna Barroso que me apoiou nos momentos mais difíceis durante esse curso, pelo grande amor e companheirismo que ela divide comigo e é recíproco

À professora Tereza Denyse por aceitar me orientar e pela confiança depositada em um momento difícil dessa caminhada e além de tudo por ser além de uma professora uma amiga

Aos meus grandes amigos do colégio Ari de Sá Cavalcante, Júnior Ramos, Guilherme Serra, Felipe Holanda, Rodrigo Frota, Marcelo Borges, Rebeca Almeida, Adriana de Castro, Eliaquim Antunes, Bruna Moreira, Daniel Soares, Thiago Giroux, Igor Sales, Rafaello Lamboglia, Kleilson Mota, Alexandre Ponte, Iatagan Josino, João Vicente, Diels Leandro que me proporcionaram muitos momentos de alegria, paz, de companheirismo e apoio

Aos meus amigos da rua em que moro, Daniel de Paula, Huang Júnior, Fabio Júnior, Victor Mosca, Renato Peixoto, Evandro Leite, Everardo Cardoso, Marcelo Gino, Paulo Sergio, Sebastião Holanda, Leonardo Cavalcante pelos momentos de amizade, alegria, diversão, de apoio, descontração, companheirismo e ajuda

Aos amigos da UFC, Daniel Costa, Anderson Magalhães, Leandro Aragão, Thiago Pitombeira, Paulo Dantas, Vicente de Castro, Daniel Farias, Hudy Carvalho, Felipe Façanha, André Abreu, Ivan Carvalho, Paulo Luiz, Paulo Victor, Paulo Frota, Lucas Pearce, Everardo

(6)

Ulisses, Felipe Pereira, Francisco Ilton, Anderson Tavares, André Coelho, Bezerra Neto, Hugo Mota, Leonardo Sousa, Leonardo Gomes, Nelson Villela, Pablo Rodrigues pelos momentos de grande estudo, ajuda, descontração, alegria e companheirismo

Ao Engenheiro Mário Sessa pelos conhecimentos passados, pela amizade adquirida, pela confiança que ele depositou no meu trabalho e pela confiança que ele me passa

(7)

RESUMO

Devido à dificuldade de se encontrar certos tipos de materiais de construção em algumas regiões, o presente trabalho procura contribuir de alguma maneira propondo a verificação de edifícios de 2 pavimentos construídos com blocos cerâmicos de vedação. Foram realizados cálculos baseados em um projeto de residência popular utilizado em programas habitacionais do governo federal. Os cálculos foram realizados desde a obtenção das cargas atuantes nas lajes, até a obtenção do valor da carga de compressão atuante na base da parede do 1° pavimento, sendo a carga de maior valor encontrada utilizada para o cálculo da resistência característica necessária do bloco. Vale dizer que o principal problema encontrado é a não existência de normas para cálculos de alvenaria estrutural utilizando blocos cerâmicos de vedação, por isso os cálculos para este tipo de bloco foram feitos considerando a norma para blocos de concreto para alvenaria estrutural. É importante ressaltar que este trabalho trata apenas do bloco, não levando em consideração a argamassa e nem o prisma. Ao final dos cálculos foi concluído que o valor da resistência característica do bloco cerâmico de vedação necessário possui um valor muito alto, se comparado aos valores encontrados na prática e, principalmente, porque os resultados não são uniformes até em um mesmo lote de fabricação.

Palavras-chaves: Alvenaria, Blocos estruturais de concreto, blocos cerâmicos de vedação, resistência característica do bloco.

(8)

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 - Pirâmides do Egito ... 1

Figura 1.2 - Muralha da China ... 1

Figura 1.3 - Catedral de Albi (França) ... 2

Figura 1.4 - Mesquita ... 2

Figura 1.5 - Parede de vedação. ... 4

Figura 1.6 - Alvenaria resistente... 4

Figura 2.1 - Bloco cerâmico estrutural para paredes vazadas (Fonte: NBR 15270-1, 2005). .. 11

Figura 2.2 - Bloco cerâmico estrutural paredes maciças e com paredes internas maciças (Fonte: NBR 15270-2, 2005). ... 12

Figura 2.3 - Bloco cerâmico estrutural com paredes maciças e com paredes internas vazadas (Fonte: NBR 15270-2, 2005). ... 12

Figura 2.4 - Bloco cerâmico estrutural perfurado (Fonte: NBR 15270-3, 2005). ... 12

Figura 2.5 - Bloco estrutural, com ênfase na dimensão L (Fonte: NBR 15270-3, 2005). ... 13

Figura 2.6 - Bloco estrutural, com ênfase na dimensão H (Fonte: NBR 15270-3, 2005). ... 13

Figura 2.7 - Bloco cerâmico de vedação com furos na horizontal. ... 15

Figura 2.8 - Bloco cerâmico de vedação com furos na vertical. ... 15

Figura 2.9 – Modelos de prismas. Fonte: Grohmann (2006) ... 16

Figura 3.1 – Amarração de parede... 17

Figura 3.2 - Dimensões reais e dimensões nominais. ... 18

Figura 3.3 - Distribuição de cargas na parede. Fonte: NBR 15961-1 (ABNT, 2011) ... 22

Figura 3.4 - Distribuição de cargas na estrutura. Fonte: PIRES, (2008) ... 25

Figura 4.1 - Planta baixa do apartamento. Fonte: Pordeus (2009). ... 29

Figura 4.2 - Corte A-A. Fonte: Pordeus (2009). ... 30

Figura 4.3 - Corte B-B. Fonte: Pordeus (2009). ... 30

Figura 4.4 - Planta baixa com as paredes nomeadas. ... 31

Figura 4.5 – Planta baixa dividida em lajes. ... 32

Figura 4.6 - Planta baixa das lajes dividida em charneira. ... 34

Figura 4.7 - Esquema da parede 01. ... 38

Figura 4.10 – Esquema da parede 04. ... 42

Figura 4.11- Esquema da parede 05. ... 43

(9)

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 - Dimensões de fabricação de blocos cerâmicos estruturais (fonte: NBR 15270). 14

Tabela 2.2 - Dimensões de fabricação de blocos cerâmicos de vedação ... 15

Tabela 3.1 - Cargas acidentais (NBR 6120, 1980) ... 20

Tabela 3.2 - Pesos específicos para alvenaria. Fonte: Corre e Ramalho (2003, p. 28). ... 21

Tabela 3.3 – Valores máximos do índice de esbeltez. Fonte: NBR 15961-1 (ABNT, 2011). . 28

Tabela 4.1 - Carga total nas lajes. ... 33

Tabela 4.2 – Cálculo das cargas na parede ... 34

Tabela 4.3 - Uniformização da parede 01... 35

Tabela 4.9 – Uniformização da parede 07. ... 37

Tabela 4.10 - Resistência do bloco de concreto. ... 48

(10)

SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 1 1.1 Contexto da pesquisa ... 1 1.2 Justificativa ... 5 1.3 Objetivos ... 6 1.3.1 Objetivo geral ... 6 1.3.2 Objetivos específicos ... 6 1.4 Metodologia ... 6 1.5 Estrutura do trabalho ... 7

2 ALVENARIA ESTRUTURAL - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 8

2.1 Histórico ... 8

2.2 Conceitos ... 9

2.2.1 Bloco estrutural ... 10

2.2.2 Bloco cerâmico de vedação ... 14

2.2.3 Prisma ... 16

3 METODOLOGIA DE DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS VERTICAIS EM PAREDES DE ALVENARIA ESTRUTURAL ... 17

3.1 Modulação ... 17

3.2 Aspectos estruturais ... 18

3.3 Cargas verticais ... 19

3.3.1 Cargas atuantes nas lajes ... 19

3.3.2 Cargas do peso próprio da parede... 21

3.4 Uniformização das cargas ... 21

3.5 Divisão das cargas nas paredes ... 22

3.5.1 Paredes isoladas ... 23

3.5.2 Grupos isolados de paredes ... 24

3.5.3 Grupos de paredes com interação ... 24

3.6 Cargas horizontais ... 24

3.7 Elementos e esforços para dimensionamento de alvenaria não armada ... 26

3.7.1 Resistência à compressão ... 26

3.7.2 Tensão atuante ... 26

3.7.3 Tensão de compressão admissível ... 27

3.7.4 Estimativa usando as resistências dos prismas e as tensões admissíveis ... 28

3.7.5 Esbeltez ... 28

4 EXEMPLO DE APLICAÇÃO ... 29

4.1 Edifício de dois pavimentos ... 29

(11)

1 INTRODUÇÃO 1.1 Contexto da pesquisa

A Construção Civil é uma das atividades mais antigas da humanidade, não tão aprimorada como nos dias atuais, nem com a mesma tecnologia, mas com os materiais e técnicas disponíveis da época. A partir do momento que o homem deixou de ser nômade e passou a se instalar em local fixo, essa atividade passou a ter uma atenção maior.

De acordo com Rei (1999), a alvenaria é tão antiga quanto o Homem. Nos primórdios, as cavernas eram utilizadas como moradia e, na falta delas, a construção de abrigos improvisados era realizada com os materiais disponíveis na natureza, tais como madeiras, pedras, terra amassada, entre outros (ARAÚJO NETO, 2006). Com o passar do tempo e com a descoberta de novas técnicas e materiais, surgiu o tijolo. Segundo Rei (1999), essa descoberta foi efetivada em duas etapas: a primeira consistiu na divisão da argila usada para ligar as paredes, em pequenas porções iguais e deixadas para secar. Depois da secagem, os tijolos eram dispostos da maneira pretendida, para conseguir muros mais duráveis. Já a segunda etapa começou quando o homem passou a cozer o tijolo.

Em todo o mundo, encontram-se edificações antigas construídas em alvenaria, podendo-se citar os templos e pirâmides no Egito (Figura 1.1), as quais são objeto de estudo até mesmo nos dias atuais; o templo de Salomão em Jerusalém (com blocos de pedra); a Torre de Babel (com blocos cerâmicos); e a muralha da China (com embasamento de pedra – Figura 1.2).

(12)

Na idade média, a pedra é utilizada na construção de catedrais (Figura 1.3) e templos (Figura 1.4). No inicio do século XX surge o concreto armado e o aço, o que desenvolve novos processos de produção fazendo com que a alvenaria seja considerada “não técnica” e o seu uso entra em declínio. Até então seu dimensionamento era feito empiricamente (baseado nas experiências dos construtores), o que conduzia a espessuras excessivas de paredes. Somente após a 2ª. Guerra Mundial ocorre a sua retomada, com intensivas pesquisas na área o que permite a criação de teorias fundamentadas em extensas bases experimentais.

Figura 1.3 - Catedral de Albi (França)

Figura 1.4 - Mesquita

No Brasil, a alvenaria estrutural ressurge no estado de São Paulo no final da década de 60, sendo que as primeiras normatizações ocorreram em edificações populares de grandes conjuntos habitacionais, com quatro ou cinco pavimentos (MOTA, 2006).

Segundo Noboa Filho (2007), a alvenaria só é reconhecida no meio técnico como sistema estrutural quando é executada através de processos construtivos baseados em normas técnicas. Do contrário, o sistema não é reconhecido apesar de serem praticados em construções de pequeno porte.

(13)

No Brasil, mais precisamente no estado de Recife, ocorreram alguns problemas com a utilização desse tipo de alvenaria, pois blocos de vedação cumpriam função estrutural. Esse tipo de edificação era conhecido regionalmente como "edifício caixão". Alguns edifícios entraram em ruína, são eles: o edifício Aquarela, o Érika e o Ijuí.

Segundo Araújo Neto (2006), estes edifícios foram construídos com base em conhecimentos empíricos, com o único intuito de economizar material. Além disso, seus proprietários eram totalmente desinformados quanto às características peculiares deste tipo de construção, principalmente no que se refere à remodelação dos espaços, ou seja, retirada de parede, colocação de portas, embutimento de instalações, dentre outros.

De acordo com Kalil e Leggerini (S/A), o uso da alvenaria estrutural apresenta vantagens e desvantagens, dentre as quais se destacam:

• Vantagens: economia no uso de madeira para formas; redução do uso de concreto e ferragens; projetos mais fáceis de detalhar; boa resistência ao fogo; maior isolamento acústico; maior rapidez de construção; entre outras.

• Desvantagens: vãos livres limitados; as paredes estruturais não podem ser removidas sem substituição por outro elemento equivalente; projeto arquitetônico mais restrito; entre outras.

A existência de normas se faz muito importante para a correta aplicação e o correto aproveitamento desse tipo de alvenaria em edificações. No Brasil existem algumas normas técnicas da ABNT para alvenaria estrutural, são elas:

• NBR 6136 (ABNT, 2007) - Blocos vazados de concreto simples para alvenaria – Requisitos;

• NBR 8798/1985 – Execução e controle de obras em alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto;

• NBR 8949 (ABNT, 1985) – Paredes de alvenaria estrutural – Ensaio à compressão simples;

• NBR 15961 (ABNT, 2011) – Alvenaria estrutural - blocos de concreto.

• NBR 15270-1 (ABNT, 2005) – Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação – terminologia e requisitos.

• NBR 15270-2 (ABNT, 2005) – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural – terminologia e requisitos.

(14)

• NBR 15270-3 (ABNT, 2005) – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação – terminologia e requisitos.

As alvenarias podem ser definidas como o resultado da união de blocos sólidos, justapostos, unidos com argamassa ou não, destinados a suportar, principalmente, esforços de compressão. Estão divididas em alvenaria de vedação (Figura 1.5) e alvenaria resistente (Figura 1.6).

Figura 1.5 - Parede de vedação. Figura 1.6 - Alvenaria resistente.

As alvenarias de vedação são aquelas que resistem apenas ao seu peso próprio, não tendo nenhuma função estrutural, ou seja, elas apenas separam ambientes. Já as alvenarias resistentes são aquelas que suportam o seu próprio peso e as cargas de outros elementos estruturais (lajes, telhados, entre outros). Quando projetadas seguindo normas especificas, são conhecidas como Alvenaria Estrutural e podem principalmente ser armadas ou não armadas.

De acordo com Rei (1999), os principais blocos de vedação aplicados na construção de alvenaria estrutural são os cerâmicos ou os de concreto. Seja qual for o material utilizado, as principais propriedades são:

• Dimensões padronizadas; • Grande resistência ao fogo;

• Uma boa resistência à compressão;

• Grande capacidade de aderência à argamassa;

• Uma boa durabilidade aos agentes químicos, temperatura, umidade, entre outros.

(15)

Os blocos cerâmicos são blocos de barro comum, obtidos pela queima de argila, que ocorre em temperaturas em torno de 1000°C.

Já os blocos de concreto são elementos de alvenaria com área líquida igual ou inferior a 75% da área bruta. Quanto ao uso, podem ser divididas em duas classes: a classe AE que é de uso geral (paredes acima ou abaixo do nível do solo, podendo estar expostos à umidade ou intempéries) e a classe BE que é limitada ao uso acima do nível do solo (NBR 6136 (ABNT, 2007) - Bloco Vazado de Concreto Simples para Alvenaria Estrutural).

Segundo Sabatini (1986), outro importante elemento que contribui para o bom funcionamento da alvenaria resistente é a argamassa, tendo grande influência no desempenho funcional da parede resistente. Para isso, é bom que ela tenha as seguintes propriedades:

• Trabalhabilidade (coesão, consistência e plasticidade), a fim de facilitar sua aplicação;

• Capacidade de retenção de água;

• Resistência adequada para que não comprometa a alvenaria;

• Aderência, para que a interface resista aos esforços de cisalhamento e tração; • Durabilidade, para não comprometer outros materiais.

Um grande problema das alvenarias resistentes é a inexistência de normas ou metodologias de dimensionamento para a execução de alvenarias estruturais que não sejam de blocos cerâmicos ou de concreto, e isso vale tanto para o Brasil quanto para muitos outros países. Desta maneira, a utilização de outros blocos fica muitas vezes a cargo do operário ou mestre de obra, sendo assim realizada de forma empírica, ou seja, não normatizada, e sem nenhuma preocupação com consequentes problemas futuros.

1.2 Justificativa

Cada dia que passa se avança no sentido de encontrar novas soluções, dando mais praticidade à Construção Civil e reduzindo o tempo de construção. A alvenaria resistente está no meio da discussão e se faz necessário um estudo desse tipo de alvenaria para um maior conhecimento do mesmo. Com isso, percebe-se sua grande importância para o setor, contudo, a falta de normas ou metodologias de dimensionamento de alvenaria resistente com blocos que não sejam de concreto ou cerâmico, torna-se algo preocupante. Nota-se que, mesmo com

(16)

a ausência destes blocos é possível encontrar edificações de alvenaria convencional exercendo função estrutural, porém na maioria das vezes não existe uma verificação da segurança e estabilidade destas estruturas.

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo geral

O principal objetivo deste trabalho é realizar a verificação estrutural de um edifício com 2 pavimentos construído com tijolo cerâmico de vedação.

1.3.2 Objetivos específicos

Pretende-se alcançar os seguintes objetivos específicos:

• Analisar a substituição do bloco estrutural de concreto por blocos de alvenaria de vedação convencional;

• Verificar se o bloco cerâmico de vedação atende e suporta os esforços causados pelas cargas externas, e pode ser usado em substituição do bloco estrutural de concreto para a execução de alvenaria estrutural.

1.4 Metodologia

A metodologia para a elaboração desse trabalho é feita de maneira a considerar os seguintes fatores:

• Estudo das normas existentes para os blocos de concreto e cerâmico; • Estudo das metodologias para distribuir as cargas nas lajes e nas paredes; • Utilização de blocos cerâmicos de vedação, para a execução de alvenaria

(17)

• Estudos para determinar a resistência característica mínima necessária dos blocos cerâmicos e de concreto.

1.5 Estrutura do trabalho

Este trabalho é composto por cinco capítulos, onde o primeiro trata da contextualização do problema, justificativa do tema, objetivos (geral e específico) e metodologia.

O segundo capítulo trata principalmente de uma revisão bibliográfica sobre: alvenaria estrutural; bloco estrutural de concreto e bloco cerâmico de vedação.

O terceiro capítulo trata do processo de distribuição de cargas verticais em paredes de alvenaria estrutural feito com tijolos de concreto, o qual é aproveitado para os tijolos cerâmicos de vedação.

O quarto capítulo aborda o exemplo de aplicação realizado de acordo com uma planta baixa aproveitada de um programa de habitação popular do governo federal, exemplo esse que foi calculado de acordo com a metodologia mostrada no capítulo três.

O quinto capítulo trata das conclusões finais do trabalho e de sugestões para futuros trabalhos.

(18)

2 ALVENARIA ESTRUTURAL - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Histórico

Segundo Da Silva e Costa (2007), a alvenaria estrutural é o sistema construtivo mais antigo encontrado na história das civilizações, tendo sido utilizado como técnica de construção em edificações, pontes, igrejas, pirâmides, entre outros. Sendo ela, até o final do século XIX, o sistema construtivo mais utilizado na Construção Civil, em uma época em que os métodos empregados eram empíricos, intuitivos e baseados em experiências anteriores, sem utilização de normas técnicas. Esse sistema construtivo é ainda muito utilizado e tem constantemente passado por atualizações, uma vez que novos materiais e novos métodos construtivos estão sempre surgindo.

De acordo com Grohmann (2006), materiais como o concreto e o aço foram descobertos conforme o aumento das necessidades de construção e a evolução dos estudos. A principal vantagem da descoberta desses materiais foi permitir a construção de estruturas altas e esbeltas, possibilitando assim seu uso em maior escala. Com isso, a alvenaria tornou-se um elemento mais de vedação do que estrutural, fazendo com que as pesquisas sobre alvenaria estrutural praticamente parassem.

Apenas na década de 50 ocorreu a retomada dos estudos e da utilização da alvenaria estrutural como técnica construtiva. O engenheiro suíço Paul Haller, em 1966, construiu um edifício de 13 pavimentos em alvenaria não armada, sendo assim um marco importante na história deste tipo de estrutura (SILVA, S/A).

Este sistema construtivo não faz uso da estrutura convencional (vigas e pilares) de concreto armado, observando-se algumas vantagens, tais como: a racionalização do processo construtivo; a redução de utilização de mão-de-obra; a redução do tempo de execução; minimização de desperdícios e, consequentemente, a redução de custos. Proporcionando assim uma racionalização da Construção Civil, aumentando a sua produtividade, qualidade e diminuindo os gastos, gerando assim uma maior economia (GROHMANN, 2006).

Segundo Da Silva e Costa (2007), no Brasil, mesmo com o predomínio do concreto armado na execução das estruturas das edificações, a alvenaria estrutural vem se destacando, principalmente pelas grandes vantagens que esse sistema construtivo apresenta.

(19)

Ela passou a ter uma atenção maior, principalmente após o desenvolvimento das indústrias de blocos de concreto, a fim de aproveitar os benefícios trazidos por esse sistema construtivo.

Ainda de acordo com Da Silva e Costa (2007), impulsionadas pelo desenvolvimento das indústrias de blocos de concreto, o setor industrial cerâmico passou por um processo de modernização com investimentos que possibilitaram o desenvolvimento de novos produtos, ganhando assim normas específicas adequadas para blocos cerâmicos voltados para a alvenaria estrutural. Segundo Roman (1999), citado por Da Silva e Costa (2007), os blocos cerâmicos apresentam boas características físicas, bom isolamento termo-acústico e suas formas, dimensões e peso facilitam o seu manuseio durante a aplicação e estocagem, garantindo assim um menor desgaste do operário.

Por apresentarem as vantagens anteriormente citadas e pelo elevado déficit habitacional no país, a alvenaria estrutural, seja ela com blocos de concreto ou com blocos cerâmicos, surge nesse contexto como uma possível solução para revolver esse problema, desde que ela possa se adequar à realidade brasileira e os governantes tenham vontade de por em prática grandes projetos habitacionais (DA SILVA & COSTA, 2007).

2.2 Conceitos

A alvenaria estrutural é um sistema construtivo racionalizado, onde as paredes são elementos compostos por unidades de alvenaria (blocos) unidas por juntas de argamassa e capazes de suportarem as cargas de lajes e telhado, além do seu próprio peso (DA SILVA & COSTA, 2007).

Segundo Roman (1983), citado por Da Silva e Costa (2007), a alvenaria estrutural é um processo construtivo em que as paredes e as lajes funcionam estruturalmente substituindo pilares e vigas, que fazem parte dos processos construtivos tradicionais, sendo calculados e dimensionados de acordo com normas específicas existentes. As paredes desempenham função estrutural e de vedação simultaneamente.

De acordo com a técnica construtiva, a alvenaria estrutural pode ser classificada em:

a) não armada: quando se compõe apenas de blocos e juntas de argamassa, sendo mais utilizada em regiões de baixa atividade sísmica, como o Brasil;

(20)

b) armada: quando, além dos blocos e das juntas de argamassa, é utilizada uma armadura passiva imersa em graute em regiões pré-definidas, dando maior flexibilidade à arquitetura, proporcionando maiores vãos;

c) parcialmente armada: quando, além dos blocos e das juntas de argamassa, existe uma armadura passiva colocada em algumas regiões com finalidade pré-definida;

d) protendida: quando o elemento resistente possui armadura ativa, submetendo a alvenaria a esforços de compressão.

De acordo com a forma e o material que compõe os blocos, a alvenaria pode ainda ser classificada em:

a) alvenaria estrutural concreto: são mais amplamente utilizados, pois os blocos podem ser fabricados em qualquer lugar, devido à facilidade na obtenção da matéria-prima. Tem um custo relativamente baixo e uma alta resistência à compressão;

b) alvenaria estrutural cerâmica: é menos utilizada que a alvenaria de concreto, principalmente pela dificuldade de se encontrar boas argilas, mas tem menor custo. Possui menor resistência à compressão;

c) alvenaria estrutural sílico calcário: dependendo da localização da obra, o custo x benefício pode não ser vantajoso. Possui boa resistência à compressão.

2.2.1 Bloco estrutural

De acordo com Grohmann (2006), o bloco é um dos principais componentes da alvenaria estrutural, sendo conhecido como sua unidade básica, pois é ele que forma as paredes que servirão de estrutura para a edificação. Assim, sua resistência possui relação direta com a resistência das paredes e, consequentemente, com a resistência da construção.

Alguns fatores como formas, dimensões, absorção de água, teor de umidade, índice de absorção inicial, resistência à tração e, principalmente a resistência à compressão são de suma importância para a qualidade e desempenho de obras em alvenaria estrutural. Segundo Roman (1999), citado por Da Silva e Costa (2007), os aspectos mais importantes para a resistência dos blocos são: o tamanho, a forma e a homogeneidade.

Os blocos devem possuir a forma de um paralelepípedo, com furos ou não, e suas dimensões podem variar de acordo com o que está definido na NBR 15270-1 (ABNT, 2005). Eles podem ser classificados, segundo a forma, em blocos vazados e maciços, sendo que os

(21)

primeiros devem possuir área vazada igual ou superior a 25% da área total. De acordo com a NBR 15270-1 (ABNT, 2005), a área bruta é a área da seção de assentamento delimitada pelas arestas do bloco, sem desconto das áreas dos furos, quando houver. Já a área líquida é a área da seção de assentamento, delimitada pelas arestas do bloco, com desconto das áreas dos furos, quando houver. Esses blocos podem ser de diversos tipos, sendo os principais de concreto, cerâmico, sílico-calcário e concreto celular autoclavado.

2.2.1.1 Bloco cerâmico estrutural

Segundo Da Silva e Costa (2007), blocos cerâmicos estruturais são componentes da alvenaria estrutural que possuem furos prismáticos perpendiculares às faces que os contêm. Estes blocos são produzidos para serem assentados com furos na vertical. Os principais blocos cerâmicos estruturais são:

• Bloco cerâmico estrutural de paredes vazadas: Componente da alvenaria estrutural com paredes vazadas, empregado na alvenaria estrutural não armada, armada e protendida, conforme representado esquematicamente na Figura 2.1.

Figura 2.1 - Bloco cerâmico estrutural para paredes vazadas (Fonte: NBR 15270-1, 2005).

• Bloco cerâmico estrutural com paredes maciças: Componente da alvenaria estrutural cujas paredes externas são maciças e as internas podem ser paredes maciças ou vazadas,

(22)

empregado na alvenaria estrutural não armada, armada e protendida, conforme representadas nas figuras 2.2 e 2.3.

Figura 2.2 - Bloco cerâmico estrutural paredes maciças e com paredes internas maciças (Fonte:

NBR 15270-2, 2005).

Figura 2.3 - Bloco cerâmico estrutural com paredes maciças e com paredes internas vazadas (Fonte:

NBR 15270-2, 2005).

• Bloco cerâmico estrutural perfurado: Componente da alvenaria estrutural cujos vazados são distribuídos em toda a sua face de assentamento. É empregado na alvenaria estrutural não armada, conforme representado esquematicamente na Figura 2.4.

Figura 2.4 - Bloco cerâmico estrutural perfurado (Fonte: NBR 15270-3, 2005).

Quando se fala de blocos, sejam eles estruturais ou de vedação, é importante abordar a questão das dimensões do bloco. Em se tratando de dimensões, pode-se ter uma maior variação, que pode ocorrer por diferentes motivos, tais como: o tipo de obra; a facilidade de carregar blocos menores; a localidade da obra, pois dependendo do local de

(23)

construção só pode ser usado um tipo de bloco; entre outros. A Tabela 2.1 mostra alguns valores práticos de dimensões de blocos cerâmicos estruturais que podem ser utilizados. As dimensões nominais são iguais às reais mais 1 cm que é a espessura da junta de argamassa. Admite-se uma tolerância dimensional de ± 3 mm. As dimensões dependem do fabricante, mas sempre estão de acordo com a NBR 15270-2, que são de 14, 19 e 11,5 cm (para largura, L, e altura, H). Estas dimensões são mostradas nas figuras 2.5 e 2.6 e na Tabela 2.1. A área vazada corresponde aos furos maiores a serem preenchidos com graute e a área líquida é a área bruta menos a área total de furos.

A geometria dos blocos estruturais cerâmicos é de grande importância. Se os blocos forem feitos com qualidade e de acordo com a NBR 15270-3, facilitarão a construção, reduzindo custos, dando mais qualidade e aumentando a produtividade. É importante que os blocos não apresentem defeitos sistemáticos, tais como: trincas, quebras, superfícies irregulares ou deformações que impeçam seu emprego na função especificada. Estes devem apresentar um aspecto homogêneo e arestas vivas (DA SILVA & COSTA, 2007).

Figura 2.5 - Bloco estrutural, com ênfase na dimensão L (Fonte: NBR 15270-3, 2005).

Figura 2.6 - Bloco estrutural, com ênfase na dimensão H (Fonte: NBR 15270-3, 2005).

(24)

Tabela 2.1 - Dimensões de fabricação de blocos cerâmicos estruturais (fonte: NBR 15270). DIMENSÕES L x H x C DIMSENSÕES DE FABRICAÇÃO (cm) MÓDULO DIMENSIONAL M = 10 cm LARGURA (L) ALTURA (H) COMPRIMENTO BLOCO PRINCIPAL 1/2 BLOCO AMARRAÇÃO (L) AMARRAÇÃO (T) 5/4(M) x 5/4(M) X 5/2(M) 11,5 11,5 24 11,5 - 36,5 5/4(M) x 2(M) X 5/2(M) 19 24 11,5 - 36,5 5/4(M) x 2(M) X 3(M) 29 14 26,5 41,5 5/4(M) x 2(M) X 4(M) 39 19 31,5 51,5 3/2(M) x 2(M) x 3(M) 14 19 29 14 - 44 3/2(M) x 2(M) x 4(M) 39 19 34 54 2(M) x 2(M) x 3(M) 19 19 29 14 34 49 2(M) x 2(M) x 3(M) 39 19 - 59 2.2.1.1.1 Resistência à compressão

É a principal propriedade das unidades de alvenaria, uma vez que as estruturas em alvenaria estrutural são feitas principalmente para resistirem a esse tipo de esforço. Outra propriedade ligada à resistência à compressão é a durabilidade.

A resistência característica à compressão dos blocos cerâmicos estruturais deve ser considerada a partir de 3,0 MPa, referida à área bruta (DA SILVA & COSTA, 2007).

2.2.2 Bloco cerâmico de vedação

De acordo com a NBR 15270-1 (ABNT, 2005), o bloco cerâmico de vedação é o componente da alvenaria de fechamento que possui furos prismáticos perpendiculares às faces que os contêm. Esses blocos constituem as alvenarias externas ou internas que não têm a função de resistir a outras cargas verticais, além do peso da alvenaria da qual faz parte. Nas figuras 2.7 e 2.8 são mostrados exemplos de blocos cerâmicos de vedação, com as diferentes posições dos furos (verticais e horizontais) com relação às faces.

(25)

Assim como para os blocos estruturais, as dimensões são de grande importância para os blocos cerâmicos de vedação, pelos mesmos motivos anteriormente citados. Na Tabela 2.2 são mostradas algumas dimensões usuais de fabricação de blocos cerâmicos de vedação.

Tabela 2.2 - Dimensões de fabricação de blocos cerâmicos de vedação

DIMENSÕES L x H x C MÓDULO DIMENSIONAL

M = 10 cm

DIMENSÕES DE FABRICAÇÃO (cm)

LARGURA (L) ALTURA (H) COMPRIMENTO

BLOCO PRINCIPAL 1/2 BLOCO (1) M x (1) M x (2) M 9 9 19 9 (1) M x (1) M x (5/2) M 24 11,5 (1) M x (3/2) M x (2) M 14 19 9 (1) M x (3/2) M x (5/2) M 24 11,5 (1) M x (3/2) M x (3) M 29 14 (1) M x (2) M x (2) M 19 19 9 (1) M x (2) M x (5/2) M 24 11,5 (1) M x (2) M x (3) M 29 14 (1) M x (2) M x (4) M 39 19 (5/4) M x (5/4) M x (5/2) M 11,5 11,5 24 11,5 (5/4) M x (3/2) M x (5/2) M 14 24 11,5 (5/4) M x (2) M x (2) M 19 19 9 (5/4) M x (2) M x (5/2) M 24 11,5 (5/4) M x (2) M x (3) M 29 14 (3/2) M x (2) M x (2) M 14 19 19 9 (3/2) M x (2) M x (5/2) M 24 11,5 (3/2) M x (2) M x (3) M 29 14 (3/2) M x (2) M x (4) M 39 19 (2) M x (2) M x (2) M 19 19 19 9 (2) M x (2) M x (5/2) M 24 11,5

Figura 2.7 - Bloco cerâmico de vedação com furos na

horizontal. Figura 2.8 - Bloco cerâmico de vedação com furos na vertical.

(26)

2.2.3 Prisma

Muito embora a verificação apresentada neste trabalho não leve em consideração o prisma, é importante que ele seja conceituado para que o leitor fique bem informado.

Um prisma é o resultado da união de dois ou mais blocos com uma junta de argamassa. De acordo com Grohmann (2006), estudos empíricos para verificar a resistência da alvenaria estrutural na maioria das vezes ocorrem através da análise de prismas, que são à base dos projetos estruturais, uma vez que a correlação prisma/parede é mais próxima do que a relação bloco/parede. A Figura 2.9 ilustra bem exemplos de prismas.

(27)

3 METODOLOGIA DE DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS VERTICAIS EM PAREDES DE ALVENARIA ESTRUTURAL

Este capítulo aborda o procedimento de cálculo e distribuição de cargas em paredes de alvenaria estrutural. Procedimento esse que é válido para blocos estruturais de concreto e tem como objetivo encontrar a carga que atua na base da parede, para determinar a resistência característica mínima necessária do bloco. Para tanto, foram seguidas as recomendações da NBR 15961-1 (ABNT, 2011).

3.1 Modulação

De acordo com Camacho (2006) citado por Pires (2008), modulação consiste no ajuste de todas as dimensões da obra (horizontais e verticais), como múltiplo da dimensão básica do bloco, objetivando evitar cortes e desperdícios na fase de execução. Para que o dimensionamento seja eficiente, é importante que se tenha uma boa modulação, pois ela define como será distribuída a parede.

De acordo com Corrêa e Ramalho (2003), o bloco é o principal componente da alvenaria, cujo comprimento e largura do bloco definem a modulação horizontal, enquanto a altura define a modulação vertical. Se o comprimento e a largura dos blocos forem iguais ou múltiplos, a amarração das paredes será mais simples, racionalizando o sistema construtivo. Se essa condição não for satisfeita, é necessário utilizar blocos especiais para fazer a correta amarração da parede. Amarração de parede é o travamento realizado com blocos, conforme mostrado na Figura 3.1 e consiste na ligação entre as paredes para garantir a estabilidade delas.

(28)

Segundo Corrêa e Ramalho (2003), podem ser utilizados muitos blocos diferentes em uma edificação de alvenaria estrutural, sendo então importante definir a forma (maciço ou vazado), e o material (cerâmico ou de concreto) do tijolo.

Se as dimensões de um projeto não forem modulares, quanto menor o bloco mais fácil será de fazer o ajuste e cortes nas paredes, o que representaria menor perda de tempo, mão de obra e material. Primeiramente, deve-se definir as dimensões dos blocos, para que seja possível definir o tamanho do módulo (que é a soma do comprimento do bloco com a junta de argamassa). Em seguida, o projeto de modulação deve ser feito de acordo com as dimensões dos módulos. A Figura 3.2 exemplifica bem essa definição do módulo (onde M é a dimensão do bloco e J é a junta da argamassa).

3.2 Aspectos estruturais

De acordo com Pires (2008), a concepção estrutural de um edifício consiste na definição de quais paredes sofrerão as ações de cargas verticais e horizontais, a partir de um projeto básico. Fatores como a utilização do edifício, passagem de tubulação de instalações (elétricas e hidráulicas), e a simetria do edifício, ditam quais são as paredes estruturais.

Figura 3.2 - Dimensões reais e dimensões nominais. Fonte: Corrêa e Ramalho (2003, p. 17).

(29)

3.3 Cargas verticais

Corrêa e Ramalho (2003) consideram dois tipos principais de cargas verticais que atuam nas paredes, que são: as cargas provenientes das lajes e o peso próprio da parede.

3.3.1 Cargas atuantes nas lajes

As cargas nas lajes podem ser calculadas de acordo com a NBR 6120 (ABNT, 1980), que adota valores mínimos para os carregamentos, dependendo do material e da função da laje (residências, escritórios, academias de ginástica, dentre outros). As principais cargas atuantes em um edifício residencial são: cargas permanentes (peso próprio, contrapiso, revestimento e paredes não estruturais) e cargas acidentais (variando de acordo com a utilização e localização da laje). As expressões abaixo mostram como podem ser calculadas todas essas cargas.

Qt = Qg + Qp (3.1)

Onde:

Qt: carga total na laje, em kN/m²;

Qg: parcela devido às ações de cargas permanentes, em kN/m²;

Qp: parcela devido às ações de cargas acidentais, em kN/m².

Qg = Qpp + Qrev + Qalv (3.2)

Onde:

Qpp: carga de peso próprio da laje, em kN/m²;

Qrev: carga de revestimento do piso, em kN/m²;

Qalv: carga de alvenaria de vedação, em kN/m².

(30)

Qpp = γc . h (3.3)

Onde:

γc: peso específico do concreto, em kN/m³;

h: espessura da laje, em metros.

= ∙

(3.4)

Onde:

Valv: volume da parede, em m³;

Alj: área da laje, em m²;

γalv: peso específico da alvenaria de vedação acabada, em kN/m³.

Para as cargas acidentais, seguem-se as recomendações da NBR 6120 que estipula valores mínimos para as cargas verticais, valores esses mostrados na Tabela 3.1;

Tabela 3.1 - Cargas acidentais (NBR 6120, 1980)

LOCAL CARGA (kN/m²)

Dormitórios, sala, copa, cozinha e banheiro 1,5 Despensa, área de serviço e lavanderia 2,0

Segundo Corrêa e Ramalho (2003), as lajes distribuem as cargas que elas suportam para as paredes estruturais. Essa distribuição das cargas varia de acordo com o tipo de laje. Se forem lajes pré-moldadas ou armadas em uma direção, deve-se considerar a região de influência de cada apoio, imaginando a existência de uma linha paralela aos apoios que delimitam as regiões de influência. Para lajes maciças, armadas em duas direções, pode-se utilizar o método das charneiras plásticas.

E a distribuição das cargas para as paredes se da pela multiplicação das cargas totais distribuídas que atuam nas lajes pela a área da charneira e em seguida esse resultado é

(31)

dividido pelo comprimento da parede, tendo por fim a carga atuante na parede distribuída por unidade de comprimento.

3.3.2 Cargas do peso próprio da parede

De acordo com Corrêa e Ramalho (2003), o peso próprio da parede pode ser calculado da seguinte forma:

Palv =

γ

alv . e . PD (3.5)

Onde:

Palv: peso da alvenaria por unidade de comprimento, em kN/m; e: espessura da parede (bloco + revestimento), em metros; PD: pé direito do pavimento, em metros.

Segundo Corrêa e Ramalho (2003), o valor de

γ

alv é o parâmetro mais importante da Equação Erro! Fonte de referência não encontrada. e varia de acordo com o tipo de bloco utilizado. Os valores de alguns blocos são mostrados na Tabela 3.2.

Tabela 3.2 - Pesos específicos para alvenaria. Fonte: Corre e Ramalho (2003, p. 28).

Tipo de alvenaria Peso específico _kN/m³

Blocos vazados de concreto 14

Blocos cerâmicos 12

Blocos vazados de concreto preenchidos com graute 24

3.4 Uniformização das cargas

As cargas em uma parede podem atuar de várias formas, dentre as principais estão: a carga pontual que atua em uma parede, resultante de um trecho curto de uma parede ortogonal; a carga distribuída parcialmente na parede devido à desconsideração das cargas abaixo do trecho das janelas e das portas e às cargas distribuídas em toda parede, resultante das cargas de lajes e do peso próprio da parede.

(32)

De acordo com Corrêa e Ramalho (2003), quando um carregamento atua sobre parte do comprimento de uma parede, tende a haver um espalhamento dessa carga por toda sua altura. Espalhamento esse que se dá segundo um ângulo de 45°, de acordo com a NBR 15961-1 (ABNT, 2011), conforme a Figura 3.3. Esse carregamento pode apresentar valores muito diferentes, pois normalmente as paredes internas tendem a receber carregamentos maiores que as paredes externas. Então para considerarmos este espalhamento das cargas, é necessário fazer uma uniformização das mesmas, pois sem essa uniformização as paredes sujeitas a maiores carregamentos ditarão as resistências dos blocos a serem utilizados. Dessa forma, maior será a economia, pois haverá uma redução da resistência necessária do bloco a ser utilizado.

Devido ao espalhamento das cargas, tende a haver uma sobreposição das mesmas ao longo da altura da parede, fazendo com que em uma determinada altura, obtenha-se um carregamento uniformemente distribuído. Vale salientar que a obtenção do valor de carga uniformizada atuantes nas paredes varia de acordo com o procedimento adotado para divisão das cargas nas paredes, conforme é explicado a seguir.

3.5 Divisão das cargas nas paredes

Corrêa e Ramalho (2003) dividem em três os procedimentos de distribuição de cargas nas paredes. São eles: paredes isoladas; grupos isolados de paredes e grupos de paredes com interação.

(33)

3.5.1 Paredes isoladas

Este procedimento considera a parede como um elemento isolado, sem interação com os outros elementos da estrutura. A carga atuante sobre a parede é a soma das cargas provenientes dos pavimentos que estão acima do nível considerado. Nesse caso, não se considera a influência de uma parede sobre a outra, ou seja, a uniformização da carga é considerada apenas na própria parede, o que torna esse método seguro, pois assim as resistências dos blocos serão sempre maiores. No entanto, esse procedimento não é econômico, pois os blocos mais resistentes são mais caros.

O cálculo para obtenção do valor da carga uniformizada atuantes nas paredes para esse procedimento pode ser feito através da Equação 3.6.

= ∑ × (3.6)

Onde:

P

uni : carga uniformizada, em kN/m;

P

i : carga que atua na parede de acordo com seu comprimento, em kN/m;

l

i: comprimento de atuação da carga, em metros;

L

: comprimento total da parede, em metros.

Essa distribuição pode ser feita da seguinte forma: no caso de paredes sem aberturas (janelas ou portas), a carga que atua na base é calculada somando a carga resultante da uniformização com a carga que atua na parede devido o seu peso próprio; para as paredes com aberturas, a carga é calculada somando a carga resultante da uniformização com a carga do peso próprio da parede até a verga, em seguida a carga que atuaria na abertura é dividida metade para um lado da abertura e metade para o outro, por fim a carga que atua na base será a soma de todas essas cargas. É importante dizer que se houver uma abertura perto de outra parede isso gera uma grande carga uniforme que atua em um pequeno comprimento da

(34)

parede, resultando no chamado “trecho curto”, então essa carga que atua no trecho curto deve ser distribuída na parede ortogonal.

3.5.2 Grupos isolados de paredes

Este procedimento apresenta um pouco mais de trabalho do que o de paredes isoladas. Neste caso, as paredes com aberturas (portas e janelas) são divididas em grupos que podem ser considerados isolados, cujas cargas são uniformizadas em cada grupo. É um procedimento racional, que fornece as especificações adequadas dos blocos e é considerado seguro.

3.5.3 Grupos de paredes com interação

Este procedimento é muito parecido com o anterior, mas apresenta uma consideração adicional, que é considerar que os grupos de parede interagem entre si. Neste procedimento, Corrêa e Ramalho (2003) dizem que “é conveniente que seja definida uma taxa de interação, que representa quanto da diferença de cargas entre grupos que interagem deve ser uniformizada em cada nível”. Quanto à segurança é um procedimento que exige experiência do projetista, sendo seguro quando bem executado e é considerado um procedimento econômico, pois as resistências necessárias dos blocos tendem a serem menores dentre os três procedimentos, resultando em blocos mais baratos.

3.6 Cargas horizontais

De acordo com Camacho (2006) citado por Pires (2008), as cargas horizontais que atuam em uma parede são transmitidas às lajes, que agem como diafragmas rígidos, transmitindo para as paredes paralelas, que por sua vez irão transmitir essas cargas para as fundações. A Figura 3.4 mostra um esboço de distribuição de cargas em uma estrutura.

(35)

Essas paredes que sofrem tais ações de cargas horizontais são chamadas de paredes de contraventamento. Para tais paredes de contraventamento, na ligação laje/parede deve surgir esforço cortante; já nas paredes que não são de contraventamento, deve-se fazer uma ligação laje/parede de maneira que permita o deslocamento dos dois elementos.

Corrêa e Ramalho (2003) dividem em três os fatores a serem considerados para o cálculo das ações horizontais, são eles: a ação do vento; o desaprumo; e as ações sísmicas.

Figura 3.4 - Distribuição de cargas na estrutura. Fonte: PIRES, (2008)

(36)

3.7 Elementos e esforços para dimensionamento de alvenaria não armada

Como este capítulo aborda apenas alvenaria não armada, é importante que sejam expostos os principais parâmetros a serem considerados no dimensionamento deste tipo de alvenaria. Segundo a NBR15961-1 (ABNT, 2011), esses parâmetros são:

• Características geométricas (área efetiva; alturas efetivas das paredes; e a espessura efetiva das paredes);

• Compressão axial das paredes e dos pilares; • Tensão de contato;

• Flexão simples; • Flexão composta;

• Esforço cortante horizontal;

• Pilares-parede ou paredes de contraventamento; • Flambagem;

• Ancoragem de diafragmas; • Cintamento.

A seguir são abordados os principais parâmetros utilizados para os cálculos deste trabalho.

3.7.1 Resistência à compressão

De acordo com Corrêa e Ramalho (2003), a resistência à compressão é o parâmetro mais importante, pois os esforços de compressão são os que mais atuam em uma parede de alvenaria estrutural. Por esse motivo, este trabalho considera apenas a compressão, e as seguintes seções apresentam os cálculos, visando calcular a resistência característica mínima necessária do bloco.

(37)

A tensão que atua nas paredes pode ser calculada utilizando parâmetros como: a carga solicitante; a espessura efetiva; o comprimento da parede; entre outros. Como ela é baseada no método das tensões admissíveis não sofre nenhuma ação de coeficientes de segurança, podendo ser calculada usando a Equação 3.7.

Falv,c = = . . (3.7) Onde:

Falv,c: tensão de compressão axial da alvenaria, kPa; At: área da seção transversal da parede, em m²;

tef: espessura efetiva, em metros;

L: comprimento da parede, em metros; N: carga vertical que atua na parede, em kN;

Q: carga linear que atua por unidade de comprimento, em kN/m;

3.7.3 Tensão de compressão admissível

De acordo com a NBR 15961-1 (ABNT, 2011), as cargas admissíveis nas paredes podem ser calculadas de acordo com a Equação 3.8.

NRd = fd . A . R (3.8)

Onde:

NRd: força normal resistente de cálculo, em kN;

fd: resistência de cálculo à compressão da alvenaria, em kPa;

A: área da seção resistente, em m²;

R: coeficiente redutor devido a esbeltez da parede, !1 − $%

&' (

)

* λ: esbeltez da parede;

(38)

3.7.4 Estimativa usando as resistências dos prismas e as tensões admissíveis

Um importante parâmetro que pode ser usado para calcular a resistência característica do bloco é a eficiência, que relaciona a resistência do prisma com a resistência do bloco que compõe a alvenaria. Essa relação pode ser calculada conforme a Equação 3.9.

η = + ,

+ - (3.9)

Onde: η: eficiência;

fp: resistência do prisma, em MPa;

fb: resistência do bloco, em MPa;

Segundo Corrêa e Ramalho (2003), os valores da eficiência prisma-bloco, na prática brasileira, variam entre 0,5 e 0,9 para blocos de concreto e entre 0,3 e 0,6 para blocos cerâmicos estruturais.

3.7.5 Esbeltez

Segundo Corrêa e Ramalho (2003), a esbeltez é a divisão da altura efetiva (hef)

pela espessura efetiva (tef), conforme a equação 3.10.

λ = . /0

1 23

(3.10)

A NBR 15961-1 (ABNT, 2011) estabelece valores limites para a esbeltez, os quais são apresentados na Tabela 3.3.

Tabela 3.3 – Valores máximos do índice de esbeltez. Fonte: NBR 15961-1 (ABNT, 2011).

Não armados 24

(39)

4 EXEMPLO DE APLICAÇÃO

Neste capítulo mostra-se a aplicação dos conhecimentos teóricos e da metodologia apresentada no capítulo anterior para um edifício de dois pavimentos, destinado a pessoas de baixa renda. O objetivo é determinar a resistência característica necessária dos blocos cerâmicos de vedação. Para isso será calculada a resistência característica mínima necessária para o bloco estrutural de concreto e para o bloco cerâmico de vedação será utilizada a mesma metodologia, uma vez que não existem normas de cálculo de alvenaria estrutural com blocos cerâmicos de vedação.

4.1 Edifício de dois pavimentos

A habitação escolhida para este estudo é a mesma utilizada por Pordeus (2009). Ela possui 02 pavimentos (duas residências independentes), cuja estrutura da escada é independente da residência, não sendo levada em consideração nos cálculos. Cada pavimento possui dois quartos, uma cozinha, um banheiro e uma sala de estar, como pode ser visto na Figura 4.1. As figuras 4.2 e 4.3 referem-se aos cortes A-A e B-B da edificação, respectivamente.

(40)

Figura 4.2 - Corte A-A. Fonte: Pordeus (2009).

Figura 4.3 - Corte B-B. Fonte: Pordeus (2009).

É importante salientar que, para facilitar os cálculos, foram considerados que ambos os pavimentos possuem um pé direito de 2,80 metros, não foram consideradas cargas de telhado e nem cargas de vento.

(41)

Antes de iniciar o dimensionamento das paredes do edifico, é importante mostrar as considerações iniciais utilizadas para o dimensionamento. Estas considerações são as seguintes:

Primeiramente deve ser feita a escolha dos blocos a serem utilizados: para o bloco estrutural de concreto foram utilizados blocos da família 29 (L = 14, C = 29 e H = 19); e, para o bloco cerâmico de vedação, foram escolhidos os blocos cerâmicos com furos horizontais, bloco baiano com nove furos, pois as suas dimensões são iguais às do bloco de concreto, facilitando os cálculos (L = 14, C = 29 e H = 19), onde L é a largura, C é o comprimento e H é a altura, cujas dimensões estão em centímetros.

Para facilitar os cálculos, as paredes são divididas e nomeadas, num total de 07 paredes, como mostra a Figura 4.4.

Figura 4.4 - Planta baixa com as paredes nomeadas.

Posteriormente, as lajes são também divididas com suas respectivas espessuras, totalizando 05 lajes, como mostra a Figura 4.5.

(42)

Figura 4.5 – Planta baixa dividida em lajes.

O próximo passo consiste no cálculo das cargas totais que atuam nas lajes. Esse cálculo é feito somando-se as ações das cargas permanentes com as cargas acidentais, conforme as equações mostradas no capítulo 3. As cargas permanentes são calculadas somando-se as cargas de peso próprio da laje com as cargas de revestimento de piso (em caso de banheiros adotou-se uma carga de 1,5 kN/m² e para os demais cômodos 1,0 kN/m²) e com as cargas de alvenaria de vedação, se existirem. O cálculo do peso próprio da alvenaria de vedação acabada por metro é feito da seguinte forma, Paca = γce . e = 12 . 0,10 = 1,2 kN/m²;

valor adotado para os cálculos 1,5 kN/m². O cálculo da carga acidental é feito de acordo com as recomendações da NBR 6120 (ABNT, 1980). A Tabela 4.1, feita no Excel para auxiliar os cálculos, mostra as cargas totais que atuam nas lajes.

(43)

Tabela 4.1 - Carga total nas lajes. L aj e E sp es su ra ( cm ) Dimensões da Laje Área (m²) A lv . V ed aç ão ( m ) B an he ir o (s /n ) Carga Permanente Carga Acidental (kN/m²) Carga Total (kN/m²) x (m ) y (m ) _Peso Próprio (kN/m²) Pav./Rev. (kN/m²) Alv. Vedação (kN/m²) L1 12 3,41 3,09 10,537 0 n 3,0 1,0 0,00 1,50 5,50 L2 12 4,34 3,09 13,411 0 n 3,0 1,0 0,00 1,50 5,50 L4 12 4,34 1,40 6,076 1,40 s 3,0 1,5 0,97 1,50 6,97 L3 12 3,41 4,45 15,175 0 n 3,0 1,0 0,00 1,50 5,50 L5 12 4,34 3,05 13,237 0 n 3,0 1,0 0,00 1,50 5,50

As cargas das lajes são distribuídas para as paredes segundo o método das charneiras plásticas. Este método divide as lajes em áreas, segundo as linhas de ruptura. Para a divisão das cargas considera-se para as lajes 1, 2, 3, 5 as mesmas condições de apoio, ou seja, engastado ou apoiado, sendo assim traçada uma linha de 45°; já para a laje 4, a mesma foi dividida ao meio para que as cargas das lajes sejam divididas apenas para as paredes estruturais, uma vez que se fosse utilizada a mesma distribuição das outras lajes, as cargas seriam distribuídas também para a parede de vedação. A Figura 4.6 mostra a planta baixa dividida nas charneiras. A Tabela 4.2 mostra o resultado das cargas que atuam em cada parede de acordo com a laje que ela está situada.

(44)

Figura 4.6 - Planta baixa das lajes dividida em charneira.

Tabela 4.2 – Cálculo das cargas na parede

LAJE PAREDE COMPRIMENTO _(m) ÁREA CHARNEIRA _(m²) CARGA NA PAREDE _(kN/m) 1 1 3,41 2,89 4,66 2 3,41 2,89 4,66 5 3,09 2,39 4,25 6 3,09 2,39 4,25 2 1 4,34 4,33 5,49 2 4,34 4,33 5,49 6 3,09 2,39 4,25 7 3,09 2,39 4,25 4 2 ₃ 4,34 _4,34 2,98 _3,07 4,78 _4,93 3 2 3,41 2,91 4,69 4 3,41 2,91 4,69 5 4,45 4,68 5,78 6 4,45 4,68 5,78 5 3 4,34 4,30 5,45 4 4,34 4,30 5,45 6 3,05 2,33 4,20 7 3,05 2,33 4,20 45° 45° 45° 4₅ ° 45° 45 ° 45° 1.40 3.05 3.41 4.34 3.09 45° 4 5_° 45° 4₅ ° ₄5° 4₅ ° 45° 45 ° 45° 45 ° 45° 45° 45° 4 5_° 45° 4₅ ° ₄5° 45°45° 4₅ ° 45° 45° 45°

(45)

Após os cálculos das diferentes cargas que atuam nas paredes, o próximo passo é o cálculo da uniformização das cargas que atuam em cada parede. Essa uniformização é feita de acordo com a metodologia citada no capítulo anterior. O resultado dessa uniformização é mostrado nas tabelas 4.3 a 4.9.

Tabela 4.3 - Uniformização da parede 01.

P1 (Ltotal) = 7,75m

Laje Carga (kN/m) Comprimento (m) Produto

1 4,66 3,41 15,89 2 5,49 4,34 23,83 Comprimento 7,75 Σproduto 39,72 Carga uniformizada 5,12

P2 (Ltotal) = 7,75m

1 4,66 3,41 15,89 2 5,49 4,34 23,83 4 4,78 4,34 20,75 3 4,69 3,41 15,99 Comprimento 7,75 Σproduto 76,46 Carga uniformizada 9,87

(46)

P3 (Ltotal) = 4,34m

P4 (Ltotal) = 7,75m

P5 (Ltotal) = 7,54m

(47)

P6 (Ltotal) = 7,54m

1 4,25 3,09 13,13 2 4,25 3,09 13,13 3 5,78 4,45 25,72 5 4,20 3,05 12,81 Comprimento 7,54 Σproduto 64,80 Carga uniformizada 8,60

Tabela 4.9 – Uniformização da parede 07.

P7 (Ltotal) = 7,54m

Para os cálculos das cargas atuantes na base de cada parede é utilizado o procedimento de paredes isoladas com o objetivo de encontrar a carga que atua na base de cada parcela da parede (metodologia realizada para todas as paredes), para assim encontrar a maior carga, e em seguida, calcular a resistência característica de acordo com essa carga. Essa distribuição é feita da mesma maneira, tanto para as paredes com blocos de concreto, quanto para as paredes de blocos cerâmicos. Para tal distribuição é importante ressaltar que os cálculos são feitos levando em consideração as paredes do último pavimento e como os pavimentos são iguais a carga encontrada na base da parede do segundo pavimento é multiplicada por 2, para calcular a carga que atua na base do 1° pavimento. Para esta etapa é

(48)

utilizada um peso de alvenaria de concreto acabada de 2 kN/m², calculada a partir da expressão abaixo:

Pacr = γc . e = 14 . 0,14 = 1,96 kN/m²

Onde:

Pacr: peso próprio da alvenaria acabada por unidade de área, em kN/m²;

γc: peso específico da alvenaria de blocos vazados de concreto, em kN/m³;

e: espessura do bloco de concreto, em metros.

Já para os cálculos o peso específico da alvenaria de vedação acabada foi adotada uma carga de 1,7 kN/m² (Palv = γace . e = 12 . 0,14 = 1,68 kN/m²). A única diferença foi o peso

próprio de alvenaria acabada. Os resultados dos cálculos serão mostrados abaixo.

A Figura 4.7 mostra o esquema da parede 01, e abaixo dele estão cálculos das cargas, para as alvenarias de concreto e cerâmicas.

Figura 4.7 - Esquema da parede 01.

Para a alvenaria de concreto:

(49)

Para a alvenaria de vedação cerâmica:

P1 = (5,12 + 2,8 x 1,7) x 2 = 9,88 x 2 = 19,76 kN/m

A Figura 4.8 mostra o esquema da parede 02, e abaixo dela estão cálculos das cargas, para as duas alvenarias.

Para as alvenarias de concreto:

P0 = 9,87 kN/m (carga que atua devido à uniformização de cargas)

Pv = 9,87 + 0,59 x 2 = 11,05 kN/m (carga que atua no fundo da verga)

Pv21 = (11,05 + (55,'7 8 ',9:)

< = ),&& + 2,21 x 2) x 2 = 16,70 x 2 = 33,40 kN/m (carga que atua ao lado

esquerdo da abertura) Pv22 = 11,05 + (55,'7 8 ',9:)

(50)

Pv23 = (11,05 + (55,'7 8 ',9:)

< = <,7& + 2,21 x 2) x 2 = 17,12 x 2 = 34,24 kN/m (carga que atua ao lado

direito da abertura)

Pv = 9,87 + 0,59 x 1,7 = 10,87 kN/m (carga que atua no fundo da verga)

Pv21 = (10,87 + (5',>9 8 ',9:)

< = ),&& + 2,21 x 1,7) x 2 = 15,83 x 2 = 31,66 kN/m (carga que atua ao lado

esquerdo da abertura) Pv22 = 10,87 + (5',>9 8 ',9:)

',&& + 2,21 x 1,7 = 33,40 kN/m (carga que atua no trecho curto)

Pv23 = (10,87 + (5',>9 8 ',9:)

< = <,7& + 2,21 x 1,7) x 2 = 16,26 x 2 = 32,52 kN/m (carga que atua ao lado

Na Figura 4.9 o esquema da parede 03, é mostrado e abaixo dela estão cálculos das cargas, para as duas alvenarias.

(51)

Pv31 = 11,56 + (55,7: 8 ',9:)

< = ',<? + 2,21 x 2 = 31,13 kN/m (carga que atua no trecho curto)

Pv32 = (11,56 + (55,7: 8 ',9:)

< = ),&& + 2,21 x 2) x 2 = 17,26 x 2 = 34,52 kN/m (carga que atua ao lado

Pv31 = 11,38 + (55,)> 8 ',9:)

< = ',<? + 2,21 x 1,7 = 30,05 kN/m (carga que atua no trecho curto)

Pv32 = (11,38 + (55,)> 8 ',9:)

< = ),&& + 2,21 x 1,7) x 2 = 16,40 x 2 = 32,80 kN/m (carga que atua ao lado

(52)

Figura 4.10 – Esquema da parede 04.

Para a alvenarias de concreto:

P0 = 5,12 + 0,70 = 5,82 kN/m (soma das cargas devido a uniformização de cargas da parede

04 com a carga que atua no trecho curto da parede 05)

Pv41 = (7,40 + (9,&' 8 5,':)

< = 5,)& + 2,01 x 2) x 2 = 14,35 x 2 = 28,70 kN/m (carga que atua ao lado

esquerdo da abertura) Pv42 = (7,40 + (9,&' 8 5,':)

< = 7,7& + 2,01 x 2) x 2 = 12,13 x 2 = 24,26 kN/m (carga que atua ao lado

P0 = 5,12 + 0,66 = 5,78 kN/m (soma das cargas devido a uniformização de cargas da parede

04 com a carga que atua no trecho curto da parede 05)

(53)

Pv41 = (7,12 + (9,5< 8 5,':)

< = 5,)& + 2,01 x 1,7) x 2 = 13,36 x 2 = 26,72 kN/m (carga que atua ao lado

esquerdo da abertura) Pv42 = (7,12 + (9,5< 8 5,':)

< = 7,7& + 2,01 x 1,7) x 2 = 11,22 x 2 = 22,44 kN/m (carga que atua ao lado

Na Figura 4.11 o esquema da parede 05, é mostrado e abaixo dela estão cálculos das cargas, para as duas alvenarias.

Figura 4.11- Esquema da parede 05.

P0 = 5,16 (carga que atua devido à uniformização de cargas)

Pv51 = (6,34 + (:,)& 8 ',9:)

< = :,7? + 2,21 x 2) x 2 = 11,13 x 2 = 22,26 kN/m (carga que atua ao lado

(54)

Pv52 = 6,34 + (:,)& 8 ',9:)

< = ',<? + 2,21 x 2 = 19,08 kN/m (carga que atua no trecho curto)

Pv51 = (6,16 + (:,5: 8 ',9:)

< = :,7? + 2,21 x 1,7) x 2 = 10,27 x 2 = 20,54 kN/m (carga que atua ao lado

esquerdo da abertura) Pv52 = 6,16 + (:,5: 8 ',9:)

< = ',<? + 2,21 x 1,7 = 18,00 kN/m (carga que atua no trecho curto)

(55)

P0 = 8,60 + 1,99 + 1,18 = 11,77 kN/m (soma das cargas devido a uniformização de cargas da

parede 04 com a carga que atua no trecho curto das paredes 02 e 03) Pv = 11,77 + 0,59 x 2 =12,95 kN/m (carga que atua no fundo da verga)

Pv61 = (12,95 + (5<,?7 8 ',9:)

< = ),7? + 2,21 x 2) x 2 = 18,74 x 2 = 37,48 kN/m (carga que atua ao lado

esquerdo da abertura) Pv62 = (12,95 + (5<,?7 8 ',9:)

< = ),<? + 2,21 x 2) x 2 = 18,87 x 2 = 37,74 kN/m (carga que atua ao lado

P0 = 8,60 + 1,92 + 1,14 = 11,66 kN/m (soma das cargas devido a uniformização de cargas da

parede 04 com a carga que atua no trecho curto das paredes 02 e 03) Pv = 11,66 + 0,59 x 1,7 = 12,66 kN/m (carga que atua no fundo da verga)

Pv61 = (12,66 + (5<,:: 8 ',9:)

< = ),7? + 2,21 x 1,7) x 2 = 17,66 x 2 = 35,52 kN/m carga que atua ao lado

esquerdo da abertura) Pv62 = (12,66 + (5<,:: 8 ',9:)

< = ),<? + 2,21 x 1,7) x 2 = 17,88 x 2 = 35,77 kN/m (carga que atua ao lado

Por fim a parede 07 é mostrada na Figura 4.13, e sem seguida seus cálculos, para as duas alvenarias.