INFLUÊNCIA DO REVESTIMENTO, SIMPLES E ARMADO, NO COMPORTAMENTO DE PAREDINHAS EM ALVENARIA DE BLOCOS CERÂMICOS DE VEDAÇÃO

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1 INFLUÊNCIA DO REVESTIMENTO, SIMPLES E ARMADO, NO COMPORTAMENTO DE PAREDINHAS EM ALVENARIA DE BLOCOS CERÂMICOS DE VEDAÇÃO Escreva o Título em Inglês Aqui - comprimento 2 caracteres Carlos Welligton de Azevedo Pires Sobrinho(1), Romilde Almeida de Oliveira(2), Samá Tavares de Andrade(3) (1) Prof. MSc, Instituto de Tecnologia de Pernambuco,Universidade de Pernambuco (2) Prof. Dr, Universidade Católica de Pernambuco, Universidade de Pernambuco (3) MSc. Instituto de Tecnologia de Pernambuco RESUMO Este artigo analisa a influência do revestimento de argamassa no comportamento de paredinhas em alvenaria de blocos cerâmicos de vedação quando submetidas a ensaios de compressão. São também analisadas as influências de reforços com telas em malha de aço, interconectadas com barras, no comportamento compressivo das paredinhas. Foram utilizadas prensas com controle de deslocamento, o que permitiu acompanhar o comportamento das paredinhas em todas as etapas de carregamento e na fase pós-ruptura. Resultados mostram uma tendência de crescimento da capacidade resistente das alvenarias com as variações crescentes das espessuras e das dosagens das argamassas de revestimento, bem como a mudança de comportamento das paredinhas quando reforçadas com tela. Palavras-chave: alvenaria resistente, reforço em alvenaria, comportamento de paredinhas. ABSTRACT REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 1

2 1 INTRODUÇÃO Os cinco municípios mais populosos que compõem a região metropolitana do Recife possuem cerca de 5.3 edificações, com três ou quatro pavimentos, construídos em alvenaria com blocos de vedação na função estrutural. Nas últimas duas décadas mais de dez edificações com estas características sofreram colapso, parcial ou total, sendo que em duas dessas ocorreram vítimas fatais (OLIVEIRA e PIRES SOBRINHO 25). Este tipo de edificação não apresenta amparo técnico normativo, a construção se desenvolve de forma empírica, sendo constatada diversos tipos de variações no que diz respeito ao tipo de fundação, estruturação das lajes, caixas de escada, presença ou não de pilares, cintas e vigas, além da qualidade dos materiais empregados(pires SOBRINHO 27). Combinações desfavoráveis neste tipo de edificação podem provocar ruína brusca e colapso progressivo. As paredes em alvenaria de blocos cerâmicos de vedação com revestimento em argamassa apresentam ruptura brusca, embora sendo constatado que esses revestimentos possam aumentar de sobre maneira a capacidade de carga dessas paredes (Andrade e Oliveira 27). Neste artigo são analisados os resultados da influência da espessura e da dosagem da argamassa de revestimento e da influência da utilização de malhas de aço no comportamento compressivo de paredinhas de alvenaria com blocos cerâmicos. Os resultados obtidos no programa experimental possibilitaram conhecer o real comportamento das alvenarias submetidas a carregamentos compressivos, bem como a influência de revestimentos argamassados simples e armados nas paredinhas em alvenaria de blocos cerâmicos, fornecendo elementos para o desenvolvimento de modelos para recuperação dos prédios em pauta. 2 METODOLOGIA E DESENVOLVIMENTO A metodologia para o desenvolvimento dos estudos foi realizada nas seguintes etapas: 2.1 Modelagem dos experimentos O modelo experimental foi desenvolvido em paredinhas de alvenaria, por se constituir em um elemento que apresenta comportamento mais aproximado das paredes, por considerar a influência da argamassa de travamento vertical entre os blocos cerâmicos na alvenaria. Foram confeccionadas e ensaiadas 145 paredinhas em alvenaria nas dimensões,9m x,6m x 1,2m, utilizado blocos cerâmicos de oito furos (9x19x19)cm assentados com argamassa mista de cimento, cal e areia, na dosagem volumétrica de 1:1:6, nas situações apresentadas na tabela 1 abaixo: REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 2

3 Tabela 1- Matriz de distribuição das paredinhas ensaiadas Argamassa Argamassa de de Total de Tipo Exemplares assentamento (Traço em volume) Chapisco (Traço em Volume) Revestimento (Traço em Volume) Espessura do Revestimento (cm) Observação : 1 : Aparente : 1 :6 1 : Chapiscada : 1 :6 1 : 3 1 : 2 : 9 1,5 S/Tela : 1 :6 1 : 3 1 : 2 : 9 3, S/Tela : 1 :6 1 : 3 1 : 1 : 6 3, S/Tela : 1 :6 1 : 3 1 :,5 : 4,5 3, S/Tela : 1 :6 1 : 3 1 : 1 : 6 3, S/Tela c/ Aditivo : 1 :6 1 : 3 1 : 2 : 9 3, C/Tela : 1 :6 1 : 3 1 : 2 : 9 1,5 C/Tela : 1 :6 1 : 3 1 : 1 : 6 3, C/Tela A figura 1 apresenta a disposição dos grupos de paredinhas para as situações que foram ensaiadas. Figura 1-Esquema de diferentes situações das paredinhas ensaiadas REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 3

4 2.2 Materiais e Componentes Os blocos cerâmicos utilizados são caracterizados por norma como de vedação com 8 furos prismáticos nas dimensões de 9cm x 19cm x 19cm. Estes blocos quando ensaiados segundo a NBR apresenta comportamento frágil, ruptura brusca. A figura 2 mostra o esquema de ensaios e a forma de ruptura típica deste tipo de bloco. a) b) c) d) Figura 2-Detalhe do ensaio à compressão axial dos blocos: a) Inicio do ensaio; b)pré-ruptura; c)ruptura; d)pós-ruptura; e)esquema de aplicação de carga Foram utilizadas argamassas mistas de cimento, cal e areia, na dosagem volumétrica de 1:1:6 para assentamento dos blocos na confecção das alvenarias e nas dosagens de 1:2:9; 1:1:6 e 1:,5:4,5 para revestimentos, conforme registrado na tabela 1. Os resultados dos ensaios de caracterização dos materiais estão apresentados na tabela 2. Tabela 2- Características de resistência das argamassas e blocos Material/Componente Característica do corpo de prova Resistência média (MPa) Bloco Cerâmico 8 furos (9 x 19 x 19) cm 2,87 Argamassa 1:2:9 Ф5 x 1 cm 4, Argamassa 1:1:6 Ф5 x 1 cm 4,45 Argamassa 1:,5:4,5 Ф5 x 1 cm 6,23 e) 2.3 Confecção e manuseio das paredinhas As paredinhas em alvenaria de blocos foram confeccionadas, na forma de trama, em etapas de 3 fiadas/dia utilizando argamassa de assentamento na espessura uniforme REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 4

5 de 1,cm. Foram construídas sobre perfis metálicos H de 8 para facilitar o transporte e manuseio.as paredinhas armadas com malha foram assentadas sobre os perfis metálicos preenchidos com concreto, para possibilitar o revestimento da paredinha após a colocação da tela. A figura 3 mostra as etapas de confecção das paredinhas. Figura 3- Etapas de assentamento, chapisco e mestra, chapada e sarrafeamento A figura 4 apresenta o processo utilizado no reforço das paredinhas com tela e recobrimento com argamassa. Figura 4-Etapas de perfuração, fixação da tela e revestimento, detalhes para espaçadores em cocadas de argamassa e barras de travamento O tratamento de capeamento e preparação das paredinhas para ensaio exigiu o desenvolvimento de equipamentos e dispositivos de transporte e manuseio inovadores. A figura 5 mostra detalhes de alguns dos dispositivos e dos tratamentos realizados. REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 5

6 Figura 5-Detalhes do tratamento e manuseio das paredinhas para ensaio 2.4 Realização dos ensaios de resistência à compressão Os ensaios de resistência à compressão das paredinhas foram realizados em um pórtico de reação com controle de carga e deslocamento através de mecanismo de servo-motor. Estruturado na forma de quadro auto-reativo, possui 3 macacos hidráulicos de 5 ton de carga e curso de 2mm. A figura 6 apresenta a disposição esquemática do pórtico de reação e detalhes dos equipamentos e dispositivos utilizados nos ensaios. Figura 6-Diagrama esquemático do pórtico de reação e dispositivos de ensaio REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 6

7 3 Resultados e análises As tabelas 3 apresenta os resultados das cargas de ruptura de todas as paredinhas ensaiadas. Tabela 3- Resultados das cargas de ruptura de todas as paredinhas Sem Chapis- 1:2:9 1:2:9 1:1:6 1:,5:4,5 1:2:9-1,5cm 1:2:9-3,cm 1:1:6-3,cm Revest. cada 1,5cm 3,cm 3,cm 3,cm + tela + tela + tela 1:1:6-3,cm 1:1:6-3,cm 1:1:6-3,cm ,2 1631, ,85 165, , , , , , % 19,23% 18,69% 1,25% 19,8% 16,28% 14,87% 13,41% 15,1% A tabela 4 apresenta de forma resumida, os resultados mais significativos obtidos nos ensaios de resistência à compressão das paredinhas REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 7

8 Tabela 4- Resultados dos ensaios de resistência à compressão das paredinhas Característica das amostras Carga média ruptura Carga média 1ªfissura bloco (KN) Carga média 1ª fissura revestimento (KN) (KN) Sem revestimento 5,63 4, Com Chapisco 8,49 6, Rev:1:2:9 esp 1,5 cm 13,4 8,53 Não observado Rev:1:2:9 esp 3, cm 15,65 9,6 12,37 Rev:1:1:6 esp 3, cm 16,83 1,55 13,31 Rev:1:,5:4,5 esp 3, cm 26,22 17,3 2,48 Rev:1:2:9 esp 1,5 cm + ref 1:1:6 esp 3,cm e tela Rev:1:2:9 esp 3, cm + ref 1:1:6 esp 3,cm e tela Rev:1:1:6 esp 3, cm + ref 1:1:6 esp 3,cm e tela 32,1 24,2 25,1 36,7 25,47 2,66 41,71 26,47 23,78 A ruptura da maioria das paredinhas se deu no septo dos blocos na região superior, próximo do ponto de aplicação da carga, sendo posteriormente acompanhadas de fissuras na interface revestimento/chapisco. Este comportamento é justificado pela deformação da argamassa de assentamento, que por estar confinada entre os blocos estão sujeitas à ação da compressão tri-axial, gerando assim tensões de tração nos septos dos blocos, no plano horizontal. Assim, no momento em que o valor da tensão ultrapassa a resistência à tração desses septos, o mesmo fissura, transmitindo esse esforço para os demais septos e para o revestimento que tende a fissurar ou destacar se não houver aderência satisfatória, antes da estrutura se romper. Nos casos das paredinhas sem reforço com tela, a fissura no septo do bloco aconteceu antes de ser observada a fissura na argamassa de revestimento, o que indica uma participação efetiva do revestimento no comportamento compressivo da paredinha. No caso do reforço com tela, travada e argamassada, a fissura inicial foi observada na interface entre argamassa de revestimento e argamassa de reforço. Possivelmente decorrente da maior deformabilidade da capa de argamassa armada e de seu posicionamento (sem confinamento) em relação ao núcleo da alvenaria revestida e confinada. Da análise comparativa dos resultados podem ser feitas as seguintes considerações: 3.1 Influência do chapisco Foi observado que a simples aplicação do chapisco, com espessura média de 5mm, foi responsável por um acréscimo médio de 5,7% na carga de ruptura das paredinhas, REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 8

9 sem no entanto alterar a forma brusca de ruína. A figura 7 mostra os resultados das resistências médias das paredinhas. 9 Influência do chapisco Carga ruptura (KN) S/chapisco C/chapisco Figura 7- Resistência à compressão de paredinhas, sem e com chapisco Analisando o comportamento compressivo das paredinhas ensaiadas, ver figura 8, é possível observar que há um aumento significativo da inclinação da curva carga x deslocamento. Considerando a tensão média no conjunto(bloco e chapisco), a rigidez média das paredinhas sem chapisco é da ordem de 31MPa, enquanto as paredinhas com chapisco é da ordem de 42MPa, representando um aumento da ordem de 35% PP14 PP141 PP142 PP143 PP146 PP147 PP148 PP149 PP15 PP151 PP152 PP153 PP PP1 PP2 PP4 PP13 PP131 PP132 PP133 PP134 PP135 PP136 PP137 PP138 PP Deslocamento - LVDT (mm) Deslocamento - LVDT(mm) a)paredinhas sem chapisco b)paredinhas com chapisco (5mm arg 1:3) Figura 8- Comportamento compressivo de paredinhas, sem e com chapisco Os resultados mostram que as camadas de chapisco, mesmo apresentando pequena espessura, cerca de 1% da área dos blocos, fez elevar a capacidade resistente da paredinha em cerca de 5% e a rigidez em 35%,sem no entanto alterar a forma de ruptura brusca da alvenaria. REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 9

10 3.2 Influência da dosagem da argamassa de revestimento Procedendo-se uma análise comparativa dos resultados em paredinhas revestidas com 3,cm de argamassa de diferentes dosagens, 1:2:9 (fraco), 1:1:6 (médio) e 1:,5:4,5 (forte), foi possível observar um discreto aumento na capacidade resistente das paredinhas, da ordem de 7,5%, entre a argamassa de traço fraco para a argamassa de traço médio, e um considerável aumento, da ordem de 55,8%, entre a argamassa de traço forte para a argamassa de traço médio. A figura 9 mostra o comportamento das paredinhas revestidas com diferentes traços. Carga de ruptura (KN) Influência do traço 1:2:9 1:1:6 1:1/2:4,5 Figura 9-Resistência à compressão de paredinhas, revestidas em diferentes traços Analisando o comportamento compressivo das paredinhas ensaiadas, ver figura 1, é possível observar que há um aumento da rigidez das paredinhas revestidas com o aumento da dosagem de cimento na argamassa. As paredinhas revestidas com argamassa de traço 1:2:9 apresentou rigidez média da ordem de 37MPa, as revestidas com argamassa no traço 1:1:6 apresentou rigidez média da ordem de 4MPa, e a revestida com argamassa no traço 1:,5:4,5 apresentou rigidez média da ordem de 48MPa. 2 3 PP18 PP52 PP19 PP PP2 PP21 PP22 PP23 PP28 PP29 PP31 PP32 PP33 PP34 PP PP54 PP64 PP65 PP66 PP68 PP69 PP7 PP71 PP72 PP73 PP75 PP Deslocamento - LVDT (mm) -5 Deslocamento - LVDT(mm) a) b) REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 1

11 35 3 PP6 PP61 PP8 a)paredinha revestida com 3,cm de argamassa no traço1:2:9; PP81 25 PP82 PP83 PP84 PP PP91 PP92 PP93 PP14 b)paredinha revestida com 3,cm de argamassa no traço1:1:6; 5 c) Deslocamento - LVDT (mm) c)paredinha revestida com 3,cm de argamassa no traço1:,5:4,5; Figura 1-Comportamento compressivo de paredinhas, revestidas em diferentes traços O aumento da dosagem da argamassa de revestimento produz um aumento da capacidade de carga e da rigidez das alvenarias, sem, no entanto alterar a forma de ruptura brusca das alvenarias revestidas. 3.3 Influência da espessura do revestimento Fazendo uma análise comparativa da resistência média em função da espessura das paredinhas revestidas no traço 1:2:9, nas espessuras 1,5 e 3,cm, pode ser observado que a carga de ruptura cresceu com o aumento da espessura, No gráfico apresentado a figura 11 é possível observar que este aumento foi da ordem de 29%, entre a espessura de 1,5 e a de 3,cm. Influência da espessura e revestimento Carga de ruptura (KN) esp. 1,5 cm esp. 3, cm Figura 11- Resistência à compressão de paredinhas revestidas em diferentes espessuras Porém se for considerado o acréscimo da área, provocado pelo acréscimo da espessura, a resistência em termos de tensão não apresentou acréscimo significativo para revestimento com a dosagem de 1:2:9. REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 11

12 3.4 Influência do reforço com tela argamassada Paredinhas revestidas com 3, cm de espessura nos traços 1:2:9 e 1:1:6 foram reforçadas com telas de aço em malha de (1 x 1) cm e fio de diâmetro de 4,2mm, travadas com barras de aço de 6.mm a cada 2cm de espaçamento e revestidas com argamassa no traço 1:1:6. A figura 12 apresenta um comparativo da capacidade de carga das paredinhas revestidas nos traços especificados, com e sem reforço. carga ruptura (KN) Influência do reforço em tela argamassada rev 1:2:9 c/3,cm rev 1:1:6c/3,cm sem reforço c/reforço 1:1:6 c/3,cm+tela Figura 12- Resistência à compressão de paredinhas reforçadas com tela argamassadas Os resultados mostraram que além do aumento da capacidade de carga houve mudança no comportamento de ruptura das paredinhas. A figura 13 apresenta as formas de ruptura típicas das paredes revestidas com e sem reforço em telas argamassadas. 2 5 PP PP18 PP19 PP2 PP21 PP22 PP23 PP28 PP29 PP31 PP32 PP33 PP34 PP PP88 PP99 PP1 PP11 PP12 PP111 PP112 PP121 PP122 PP123 PP124 PP125 PP126 PP Deslocamento - LVDT (mm) Deslocamento - LVDT(mm) a)paredinhas rev. 1:2:9, esp=3,cm, sem reforço b)paredinhas rev. 1:2:9, esp=3,cm, com reforço Tela 4.2mm#1cm + 1:1:6 esp=3,cm REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 12

13 3 6 PP PP52 PP53 PP54 PP64 PP65 PP66 PP68 PP69 PP7 PP71 PP72 PP73 PP75 PP PP94 PP95 PP96 PP11 PP114 PP115 PP116 PP117 PP118 PP119 PP Deslocamento - LVDT(mm) Deslocamento - LVDT(mm) c)paredinhas rev. 1:1:6, esp=3,cm, d)paredinhas rev. 1:1:6 esp=3,cm, sem reforço com reforço Tela 4.2mm#1cm + 1:1:6 esp=3,cm Figura 13- Comportamento compressivo das paredinhas, com e sem reforço Observando-se o comportamento pós-ruptura das paredinhas reforçadas com tela notou-se a importância das barras de travamento entre telas, enquanto estes conectores, em forma de ganchos, não abriram, as paredinhas mantiveram uma capacidade resistente da aodem das paredes sem reforço. 4 Conclusões O revestimento em argamassa nas paredes de alvenaria produz um aumento da capacidade resistente e da rigidez das paredes, sendo este acréscimo proporcional a espessura e ao módulo de elasticidade da argamassa. A incorporação de revestimento em argamassa não altera a forma de ruptura das alvenarias, que acontece de forma brusca, porém sendo constatado que há uma efetiva participação do revestimento no comportamento compressivo de paredes. O reforço com tela, com perfeito travamento e revestimento, além de elevar a capacidade de resistente das paredes produz mudança significativa na forma de ruptura das mesmas, conduzindo a um comportamento plástico, abaixo do patamar de ruptura, possibilitando redistribuição de esforços e deformações entre elementos de uma estrutura. Os conectores, barras que interligam as telas de reforço, exercem papel fundamental no comportamento pós-ruptura das alvenarias. 5 Referências ANDRADE, S.T- Influência do revestimento na resistência de paredinhas de alvenaria resistente de blocos cerâmicos. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Pernambuco, (29): pgs. 8 REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 13

14 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Paredes de Alvenaria Estrutural: Ensaio à Compressão Simples: (1985). Rio de Janeiro. ElGawady, M., Lestuzzi, P., Badoux, M.-A Review of Conventional Seismic Retrofitting Techniques for Urm. 13th International Brick and Block Masonry Conference,Amsterdam, July 4-7, 24 OLIVEIRA, R. A.; SILVA, F. A. N.; SOBRINHO C. W. P. Edifícios Construídos com Alvenaria Resistente em Pernambuco - Situação Atual e Perspectivas Futuras. In: Bernardo Silva Monteiro e José Afonso P. Vitório. (Org.). O SINAENCO-PE e a Produção do Conhecimento - Coletânea de Artigos Técnicos. 1 ed. Recife:, 28, v. 1, p OLIVEIRA, R. A.; SOBRINHO, C. W. A. Acidentes com prédios em alvenaria resistente na região metropolitana do Recife. in: DAMSTRUC, (25): pp , João Pessoa: JP (BR). PIRES SOBRINHO, C.W.A e MELO, L.V- Sistema construtivo em alvenaria utilizado na região metropolitana do Recife: Razões técnicas de sua inviabilidade. VII International Seminar on Structural Masonry for Developing Countries. Belo Horizonte,Brasil, 22. PIRES SOBRINHO, C.W.A et al- Metodologia para caracterização de grau de risco ao desabamento de edificações em alvenaria resistente IN: IX Congresso Latinoamericano de Patologia, Quito-Ecuador, 27. SILVA. F. A. N.; OLIVEIRA, R. O. ; PIRES SOBRINHO, C.W.A. Influência do Revestimento na Resistência de Paredes de Alvenaria Resistente de Blocos Cerâmicos in: JORNADAS SUDAMERICANAS DE INGENIERIA ESTRUCTURAL (28): Santiago, Chile. REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS 5oCINPAR 14