Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas

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1 Seminário Reabilitação de Fachadas, Vasconcelos&Lourenço (eds.), Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas Luís M. SILVA Investigador Universidade do Minho, Guimarães Andreia MARTINS Investigadora Universidade do Minho, Guimarães Graça VASCONCELOS Professora Auxiliar Universidade do Minho, Guimarães Paulo B. LOURENÇO Professor Catedrático Universidade do Minho, Guimarães SUMÁRIO A parede de alvenaria de fachada é um dos sistemas construtivos mais característicos do edificado de Portugal e de certas regiões europeias nas últimas décadas. Em território não necessariamente português, têm-se registado inúmeros eventos sísmicos que comprovaram a vulnerabilidade destas paredes. A vulnerabilidade registada é essencialmente devida à inexistência de regras de dimensionamento e à falta de pormenorização ou o seu baixo grau, bem como a ausência de um caderno técnico de encargos ou de uma memória descritiva detalhada. Por este facto as alvenarias em geral e as alvenarias exteriores em particular têm tido um desempenho menos positivo do ponto de vista funcional das mesmas. O conhecimento mais aprofundado do desempenho mecânico destes elementos pode proporcionar melhorias funcionais e estruturais, quer em situações de risco, como em situações correntes do edifício. Após uma síntese descritiva de algumas tipologias praticáveis em Portugal e na Europa, apresentam-se avanços na investigação que enriquecem o conhecimento das alvenarias no domínio de novas soluções e de soluções correntes, sendo algumas delas possíveis de implementar na reabilitação. Assim, pretende-se contribuir para uma melhor adequação das práticas construtivas, vislumbrando a minimização de danos e preservação das fachadas.

2 Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas INTRODUÇÃO Desde meados dos anos 50 do século passado que vários autores realizam estudos [1, 2], para avaliar a influência das paredes de alvenaria na estrutura de betão armado dos edifícios, tentando perceber qual a sua contribuição para a resistência e rigidez lateral dos edifícios, no caso destes serem sujeitos a uma ação horizontal. Apesar dos recentes sismos em Lefkada em 2003 [3], L Aquila em 2009 [4] e Emilia Romagna em 2012 [5], terem permitido observar que as atuais estruturas de betão armado apresentam uma razoável capacidade de suportar ações sísmicas, o mesmo não sucede com os elementos considerados não estruturais, onde se incluem as paredes de alvenaria. A capacidade que as estruturas de betão armado apresentam para resistir às ações horizontais, deve-se ao facto destas estruturas já terem sido projetadas de acordo com os códigos [6] de projeto atuais. Estes códigos já incorporam o conhecimento obtido da investigação realizada no passado, evitando alguns efeitos negativos provocados pela má utilização deste tipo de elementos. No caso das paredes de alvenaria, os mesmos eventos sísmicos permitiram verificar a existência de problemas no seu comportamento [7], pois este tipo de paredes assumem um comportamento estrutural para o qual não foram dimensionadas. Este tipo de danos pode colocar em risco a vida humana, e esta associado a elevadas perdas económicas [8][9], como aconteceu no sismo de Loma Prieta em 1989 e em Northridge em 1994, onde os custos associados aos danos em elementos não estruturais atingiram os 30 milhões de dólares americanos [10]. O euroco digo 8 [6] apresenta um procedimento simplificado para o cálculo da aça o sísmica para fora do plano, porém é omisso quanto a recomendações de projeto das paredes de alvenaria de enchimento. Por outro lado, este código, considera que a verificação de segurança de elementos não estruturais, esta garantida se o deslocamento relativo entre pisos for limitado. Contudo afirma que devem ser adotadas medidas apropriadas para evitar o colapso frágil e a desintegração prematura das paredes de alvenaria. Não considerando apenas estas situações de risco registadas, salienta-se a importância da investigação na área das paredes de alvenaria, pois estas são uma solução frequentemente usada em muitos países do Sul e Centro da Europa, sobretudo em edifícios de betão armado, levando a produção de milhares de unidades de alvenaria todos os anos [11]. A utilização adequada deste tipo de paredes poderá contribuir para melhorar significativamente o desempenho dos edifícios em termos funcionais, tendo ainda uma influência estrutural positiva na resistência lateral do edifício, na sua rigidez e energia de dissipação [12]. O projeto europeu INSYSME (606229), tem como principal objetivo o desenvolvimento de novos sistemas para paredes de enchimento em alvenaria que resistam melhor a aça o sísmica, combinando simplicidade com baixo custo, e ainda propor recomendações e procedimentos de cálculo para o projeto deste tipo de paredes, tentando assim preencher um vazio nos códigos de projeto atuais. Neste artigo apresenta-se a descrição e avaliação experimental de algum trabalho desenvolvido pela Universidade do Minho no âmbito do projeto INSYSME, considerando duas novas soluções destinadas a serem utilizadas nas novas construções, usando materiais tradicionais. Além disso, pretende-se paralelamente apresentar um sistema construtivo que considera não só a parede de enchimento inserida no pórtico de betão armado, como a adição da parede de tijolo face à vista como elemento de fachada. Até à data, o comportamento mecânico de sistemas de parede de tijolo face à vista com estrutura de madeira ou estrutura metálica tem sido estudado [13-21] com base na análise experimental e numérica. No entanto, a avaliação da interação entre a parede alvenaria de tijolo face à vista com o sistema de suporte de paredes de enchimento inseridas em pórticos de betão armado está em falta e é considerado um campo de pesquisa importante a desenvolver quer no âmbito das novas edificações, quer no campo da reabilitação. Neste artigo apresenta-se parte da caracterização mecânica realizada ao nível das ligações entre panos, uma vez que podem contribuir positivamente para o desempenho estrutural do sistema construtivo.

3 L. M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P. B. Lourenço DESCRIÇÃO DAS TIPOLOGIAS DE FACHADAS EM ALVENARIA 2.1. Parede de enchimento As paredes de enchimento em alvenaria, são uma solução construtiva muito comum em países do sul e centro da europa, em particular em Portugal, Espanha, Itália, Grécia entre outros. Este tipo de paredes continua a ser bastante utilizado, principalmente em estruturas de betão armado, pois apresentam-se como uma solução económica e durável. Para além disso são relativamente fáceis de construir, e fornecem uma grande liberdade arquitetónica, sendo capazes ainda de cumprir um conjunto de requisitos como por exemplo a estanquidade, o conforto acústico, o conforto térmico, a segurança contra incêndios e a boa qualidade do ar [22]. Contudo, existem diversas soluções possíveis para construir paredes de enchimento em alvenaria. A grande variedade de unidades de alvenaria e de argamassa existentes, assim como a utilização de conectores e reforços, tornam possível a existência de milhares de combinações diferentes que se podem traduzir em diferentes soluções para este tipo de paredes. As diferentes soluções estão muitas vezes associadas a diferentes geografias. No caso de Portugal, a utilização de paredes de alvenaria de enchimento, teve o seu grande advento nos anos 60, com a proliferação das construções em betão armado. Desde então, foram sofrendo algumas evoluções (ver Figura 1). A solução típica dos anos 60, é uma solução de parede dupla, onde a parede exterior apresenta mais espessura que a parede interior, os panos de parede não possuem qualquer tipo de ligação, e a cavidade entre as paredes é preenchida com ar. As unidades de alvenaria utilizadas são de furação horizontal e a argamassa é produzia a traço em obra. Nos anos 70 assistiu-se a uma redução da espessura do pano exterior, que voltaria a aumentar de espessura nos anos 80, para fazer face aos requisitos térmicos, para além disso a cavidade entre os panos de parede, passou a ser preenchida com isolamento térmico. A partir dos anos 90 e atualmente, a solução de parede dupla, tem vindo a ser abandonada em detrimento da parede simples utilizando paredes mais espessas, com isolamento térmico pelo exterior. Figura 1 - Evolução das paredes de alvenaria em Portugal [23]. Neste tipo de paredes apesar unidades de alvenaria de furação horizontal ainda serem bastante utilizadas, tem sido introduzida a utilização dos chamados tijolos térmicos e acústicos e que possuem furação vertical e propriedades térmicas e acústicas melhoradas. Ao longo de todos estes anos as unidades de alvenaria mais utilizadas, foram sempre os tijolos cerâmicos de argila, muito à semelhança do que se passa nos outros países europeus. Um estudo [24] realizado no âmbito do projeto RetroInf, permitiu caraterizar a geometria das paredes de enchimento utilizadas em Portugal, chegando à conclusão que os os valores médios dos panos de parede de alvenaria apresentam 4,5m de comprimento por 2,8m de altura. A semelhança do que se verifica em Portugal, podemos afirmar que na Europa, também a solução de paredes dupla, e as paredes de pano simples, representam a quase totalidade das tipologias construtivas utilizadas. No caso da Itália, a tipologia dominante são as paredes de pano simples, sendo também por vezes utilizadas paredes duplas. Desde a década de 70 que os tijolos maciços têm sido substituídos na construção dos panos simples, já no caso dos panos

4 Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas 106 duplos e sobretudo nas paredes interiores, são utilizadas unidades com furação horizontal (ver Figura 2(a)). Também na Roménia e Alemanha a tipologia dominante são as paredes de pano simples, utilizando unidades com furação vertical (ver Figura 2(b))[16]. No caso da Grécia no período anterior aos anos 70, as paredes de pano simples eram as mais utilizadas, realizadas recorrendo ao tijolo maciço. Com a evolução das tipologias, existem agora duas situações distintas na Grécia. Na região de Volos e Magnésia a solução mais utilizada são as paredes de pano simples, no caso do restante país a solução mais usada é a de parede dupla com isolamento térmico entre os panos. No que diz respeito às unidades de alvenaria, nas regiões de Volos e Magnésia, ilhas do mar Egeu e macedónia central, utilizam-se unidades com furação vertical, no sul da Grécia e Atenas, utilizam-se unidades de furação horizontal (ver Figura 2(c)) [25]. Na Turquia as paredes duplas com isolamento térmico entre os panos são a solução mais recorrente, sendo as unidades de horizontal as mais utilizadas (ver Figura 2(d)). Em países como a Itália e Alemanha, é comum utilizar-se ligadores entre os panos de parede dupla, podendo também ser utilizados ligadores entre as paredes de enchimento e os elementos de betão armado. Em países como a Grécia por vezes são utilizados elementos de reforço em betão armado a meia altura das paredes, principalmente em regiões com elevada sismicidade [26]. (a) (b) (c) Figura 2 - Exemplos de unidades utilizadas em paredes de enchimento em diferentes países da europa, (a) Itália, (b) Roménia e Alemanha, (c) Grécia, (d) Turquia. Em geral em todas estas soluções as paredes de enchimento, estão em contacto com os pórticos de betão armado através da utilização de juntas de argamassa entre a paredes e os elementos de betão armado. Também as juntas horizontais e verticais entre as unidades, são preenchidas com argamassa, exceção feita por vezes para as unidades que possuem encaixes ao nível da junta vertical, onde nestes casos não se coloca argamassa sendo a junta puramente mecânica. As argamassas utilizadas são por norma à base de cimento e variam ente a M2,5 e a M10. Na sequência do mau comportamento sísmico evidenciado pelos sistemas anteriormente apresentados, nos sismos ocorridos recentemente existe uma clara necessidade de propor e desenvolver sistemas que apresentem um comportamento sísmico melhorado. Neste âmbito o projeto de investigação INSYSME, procurou responder a este desafio. Os possíveis sistemas de paredes de alvenaria de enchimento que a serem desenvolvidos, podem enquadrar-se em três grandes grupos no que diz respeito às suas principais características conceituais, podem ser: (i) sistemas construídos com materiais convencionais, seguindo métodos de projeto usuais, (ii) sistemas construídos com materiais convencionais, mas com melhorias técnica pela aplicação de novos componentes no sistema, sofisticados, seguindo métodos de projeto usuais, e (iii) sistemas construídos materiais inovadores, seguindo métodos de projeto usuais. No decorrer do projeto foram identificados três tipos de soluções para o desenvolvimento de sistemas de (d)

5 L. M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P. B. Lourenço 107 paredes de alvenaria de enchimento. O objetivo principal destes sistemas é resolver os problemas sísmicos deste tipo de paredes, mas também garantir o comportamento em serviço e todos os requisitos não estruturais que este tipo de paredes tem que garantir. Os três tipos de soluções identificados para a concessão dos sistemas, baseiam-se nos seguintes conceitos: Manter a parede rigidamente ligada à estrutura de betão armado, utilizando unidades robustas e reforços internos (armadura de junta) ou externos (reboco armado). Manter a parede rigidamente ligada à estrutura de betão armado, ou ligeiramente desligada, mas permitindo deformações internas na parede, utilizando para tal, dispositivos especiais, unidades especiais, que permitam o deslizamento ao longo das juntas horizontais ou verticais. Desligar a parede da estrutura de betão armado ao longo da viga superior, e/ou dos pilares, de modo a permitir os deslocamentos relativos este a parede e a estrutura de betão armado, sem que ocorram interações. Podem ainda ser propostos sistemas híbridos (sistemas que aplicam mais do que uma solução acima descrita) Parede em tijolo face à vista Complementarmente à construção de paredes de alvenaria de enchimento, podem existir as paredes de alvenaria de fachada em tijolo face à vista existentes desde a década de 80 em países como Portugal, Espanha e Itália em edifícios industriais e residenciais como alternativa às fachadas tradicionais pintadas. Este sistema construtivo é então composto por uma parede de alvenaria exterior, completamente envolvente a todo ou a parte do edifício conectada através de elementos de ligação a uma parede interior, que por sua vez é integrada no sistema estrutural do edifício, transferindo assim as cargas atuantes [27, 28]. Em Portugal o sistema de suporte caracteriza-se pelas paredes de enchimento inseridas em pórticos de betão armado, porém, como alternativa a este sistema, podem ser considerados outras estruturas de suporte nomeadamente paredes de betão, estruturas metálicas ou de madeira, como acontece com muita predominância em regiões desenvolvidas como o norte da américa, norte da europa (Alemanha, Reino Unido e França) e Austrália [29, 30]. Figura 3 - Constituição do sistema de parede de alvenaria de tijolo face à vista Quanto à descrição do sistema, as paredes de alvenaria de tijolo face à vista são construídas principalmente com tijolos cerâmicos com perfuração vertical (grupo 2 do Eurocodigo 6 de acordo com classificação de unidades alvenaria [31], com dimensões diferentes, cores ou formas. A cavidade de ar entre a parede de alvenaria de tijolo face à vista e a parede de apoio, varia normalmente entre 25 mm a 100 mm de largura, permitindo a ventilação de ar entre os panos. Este espaço é também ideal para reduzir as diferenças de pressão, que permite a dissipação de calor rápido, melhorando a eficiência térmica dos edifícios. Além disso, permite a recolha da água da chuva que se infiltra na cavidade através da drenagem por gravidade e se elimina nos orifícios de drenagem exteriores localizados nas juntas abertas. A recolha de água da chuva da cavidade de ar é feita com uma membrana intermitente (de vinil, borracha, ou um tecido de cobre). Ao longo da cavidade de ar os ligadores estão distribuídos segundo uma densidade recomendada pelo fabricante tendo em conta que não há código a regulamentar, em Portugal recomenda-se normalmente 5 ligadores/m 2. Por sua vez estes elementos de ligações

6 Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas 108 devem apresentar três principais funções: 1) promover uma conexão entre panos, 2) transferir as cargas laterais atuantes na parede exterior e 3) permitir movimentos no plano para acomodar e/ou restringir movimentos diferenciais. Em adição a estas funções primárias, os ligadores de metal podem também funcionar como reforço estrutural horizontal ou proporcionar continuidade longitudinal. Além disso, para o bom funcionamento do sistema os ligadores devem: 1) ser firmemente ligadas a ambos os panos de alvenaria, 2) ter uma rigidez suficiente para transferir cargas laterais com deformações mínimas, 3) ter uma adequada resistência mecânica, 4) ser resistente à corrosão e 5) ser facilmente instalado para reduzir erros de montagem e danos no sistema [32, 33]. Esta instalação não deve interromper a drenagem por gravidade, nem o isolamento da cavidade. No caso de um sismo, o peso da parede de tijolo face à vista é mobilizado no sentido horizontal, e o aumento das forças de inércia induzidas devem ser transmitidas e absorvidas pelo sistema de suporte. Os ligadores apresentam diversas formas e espessuras (ver Figura 4), de acordo com as marcas comerciais e com o tipo de sistema de suporte utilizado. Figura 4 - Diferentes ligadores possíveis de utilizar nas paredes de tijolo face à vista [34] Essencialmente existem dois tipos de ligadores em termos de configuração, forma de arame liso com ou sem articulações nas extremidades para melhor ancoragem na argamassa, ou em forma de chapa de metal se se adequar às condições de ancoragem no sistema de suporte. Os ligadores de chapa devem ser usados principalmente em estruturas residenciais de poucos andares (3 pisos) e para espaços de cavidades de ar curtos (25 cm), enquanto que os ligadores de arame são mais adequados para cavidades cujas larguras sejam maiores ou iguais a 50 mm [35]. As paredes de alvenaria de tijolo face à vista são também consideradas elementos não estruturais porém, devem ser capazes de transferir o seu próprio peso e de transferir as cargas laterais no plano e fora do plano (devido a sismos e vento) através de ligadores para a estrutura de suporte. As paredes com o número de pisos acima de três, podem ser apoiadas na laje ou através de dispositivos especiais, como cantoneiras de aço localizadas ao nível do andar. Normalmente, o projeto de paredes não estruturais e a responsabilidade de assegurar a adequação ambiental dos edifícios é confiada a arquitetos, incluindo coordenação e integração dos vários aspetos. Este sistema construtivo apresenta melhorias no desempenho do edifício ao nível estético e funcional devido às possíveis qualidades inerentes ao sistema: bom isolamento térmico; maior durabilidade dos materiais e melhor respiração do edifício através da ventilação da fachada na cavidade de ar reduzindo os problemas associados com a humidade e infiltrações. Consequentemente, há uma redução do consumo de energia do edifício, devido ao melhor conforto térmico e a ausência de pontes térmicas. Tendo em conta que a parede de alvenaria de tijolo face à vista é separada e independente da estrutura do edifício, torna este sistema muito interessante no âmbito da reabilitação [27]. De facto, a construção de parede de tijolo face à vista em edifícios já existentes pode ser uma mais-valia no âmbito da sua requalificação, pela facilidade de se integrar no edifício existente através de ligadores adequados. Apesar das vantagens inerentes à utilização das paredes de tijolo face à vista, problemas relacionados com o desempenho das paredes podem ser identificados durante a vida útil da estrutura, ou mesmo em eventos não tão frequentes como é o caso de sismos. Na verdade, estes elementos considerados como não estruturais são submetidos a ações que os responsabiliza a se comportarem estruturalmente em caso de sismos e ventos fortes, nomeadamente na da

7 L. M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P. B. Lourenço 109 distribuição de forças nos ligadores [36]. Além disso, tendo em conta a sua massa e ligação com a estrutura do edifício, as paredes podem influenciar a resposta dinâmica global sob ações sísmicas [16, 37]. 3. DEFICIÊNCIAS MECÂNICAS E FUNCIONAIS EM PAREDES DE ALVENARIA DE FACHADA 3.1. Alvenaria de enchimento Como exposto anteriormente, as paredes de enchimento de alvenaria, são consideradas elementos não estruturais, não sendo por isso sujeitas a qualquer tipo de projeto. Esta prática, faz com que na ocorrência de sismo, ocorram deficiências mecânicas e funcionais, já este tipo de paredes assume, um comportamento estrutural para o qual não estão dimensionadas. A interação entre a estrutura resistente, normalmente em betão armado, e as paredes de enchimento, pode causar danos, quer na estrutura resistente quer nas próprias paredes de enchimento. Se a interação entre as paredes de enchimento e a estrutura de betão armado, for negativa, podendo ter como causas a irregularidade de rigidez em altura, associados muitas vezes a primeiros pisos sem paredes de enchimento, pode originar fenómeno de soft-story (ver Figura 5(a)), onde através da formação de rotulas plásticas nos pilares, ocorre o colapso do edifício. Uma outra interação negativa, pode ocorrer, quando os panos de parede, não são preenchidos na totalidade, fazendo com que ocorra corte nos pilares, devido à força lateral introduzida pela escora formada na parede de enchimento (ver Figura 5(b)) (a) Figura 5 - Deficiências mecânicas devido a paredes de enchimento, (a) soft-story, (b) pilar curto. Para além dos danos na estrutura resistente, que ocorrem devido à interação negativa, entre a estrutura resistente e a paredes de enchimento, também, as próprias paredes de enchimento sofrem danos, quando a estrutura onde se encontram é sujeita a um sismo. Os tipos de deficiências mecânicas mais comuns neste tipo de paredes são, a separação do pano de parede da estrutura resistente (ver Figura 6(a)), devido à fraca adesividade entre a parede de enchimento e a estrutura. As fendas diagonais nas paredes de enchimento (ver Figura 6(b)), são outro dano comum neste tipo de paredes, devido à excessiva força introduzida na parede pela formação da escora diagonal. Um outro tipo de dano que ocorre devido as elevadas forças transmitidas pela parede através da escora diagonal, é o esmagamento dos cantos da parede de enchimento. Os danos observados anteriormente nas paredes de enchimento são essencialmente devidos a forças introduzidas no plano da parede. Contudo, na ocorrência de um sismo existe ainda o dano para fora do plano da parede, que resulta normalmente na abertura de fendas horizontais na parte central da parede, que vão progredindo atá aos cantos da parede, terminando muitas (b)

8 Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas 110 vezes no colapso da parede, para fora do seu plano (ver Figura 6(c)). Este tipo de dano, tem com possíveis causas, o deficiente apoio que os panos de parede, muitas vezes estão sujeitas, devido à correção de pontes térmicas, à elevada esbelteza utilizada muitas vezes neste tipo de parede e ainda à deficiente conexão entre o pano de parede e a estrutura de betão armado. (a) (b) (c) Figura 6 - Exemplo de patologias verificadas no sismo de L'Aquila, (a) separação do pano da estrutura, (b) fendilhação diagonal, (c) colapso para fora do plano. Para além das deficiências mecânicas, que a ocorrência de sismos, costuma introduzir neste tipo de paredes, mesmo sem a ocorrências de qualquer sismo, podem surgir algumas deficiências funcionais, sobretudo devido à má qualidade dos materiais, e à fraca qualidade de construção, que muitas vezes estas paredes são alvo. Este as mais comuns estão, a fendilhação devido a retração de argamassas, a perda de estanquidade à agua, e a falta de drenagem de águas entre panos nas paredes duplas e a o insuficiente isolamento tem das paredes devido à utilização de espessuras de isolamento insuficientes e à reduzida espessura das paredes Alvenaria de tijolo face à vista As paredes de tijolo face à vista podem apresentar deficiências construtivas associadas ao seu desempenho mecânico inadequado. Os principais problemas das paredes de tijolo face à vista é a falta de ligadores, espaçamento maior em relação ao recomendado pelos códigos e manuais do fabricante e má qualidade dos materiais. Os ligadores apresentam uma função importante no desempenho das paredes de tijolo face à vista, destinando-se a garantir a estabilidade lateral dos painéis. A perda de estabilidade e desconexão dos painéis está muitas vezes associada ao arrancamento de ligadores, argamassa pobre, comprimento de embebimento insuficiente ou má qualidade dos ligadores. Quando a cavidade de ar é excessiva ou quando os ligadores são instalados em desníveis consideráveis como se demonstra na Figura 7(a) causam um embebimento menor. Por outro lado, os ligadores localizados mais propriamente na zona costeira podem apresentar roturas por corrosão (Figura 7(b)) associados à insuficiente resistência à corrosão e às concentrações de humidade e contaminantes ao longo do ligador. (a) Figura 7 - Exemplos de deficiências nos ligadores (a) desalinhamento na instalação e (b) corrosão Além disso, a corrosão galvânica pode ocorrer como resultado da ligação de dois metais diferentes, tais como o conjunto de ligadores de aço inoxidável com armadura de junta, ou a utilização de parafusos de aço inoxidável em estruturas metálicas. Para evitar que os ligadores (b)

9 L. M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P. B. Lourenço 111 sofram corrosão, uma adequada ventilação e drenagem da humidade para o exterior da cavidade de ar deve ser praticada, bem como a ausência da utilização de cloretos em argamassas. A proteção contra a corrosão com base em revestimentos de galvanização de zinco é uma solução ideal a ser concebida em situações mais extremas, bem como a utilização de ligadores em aço inoxidável. Face à configuração contínua da parede, é muito importante a construção de juntas de dilatação para acomodar os movimentos diferenciais que podem advir dos assentamentos no solo, ou mesmo da expansão hidrotérmica dos tijolos. A utilização de ligadores flexíveis nestas juntas especiais é importante a fim de evitar ou reduzir a fissuração e esmagamento nas paredes de tijolo face à vista. A ausência destes dispositivos especiais associado à inexistência das juntas de dilatação, bem como a insuficiente densidade de ligadores pode causar fendilhação significativa nos edifícios (Figura 8), ou mesmo colapso parcial da parede de tijolo face à vista, tal como se apresenta na Figura 9 devido à expansão térmica dos tijolos [38]. Figura 8 - Fendilhação devido a assentamento do solo Figura 9 - Colapso parcial de parede de tijolo face à vista devido a movimentos diferenciais e detalhe de ligador em colapso [38]. A nível estrutural, diferentes carregamentos podem interagir nas paredes, nomeadamente o seu peso, ventos ou sismos, podendo originar elevadas forças de inércia que devem ser transmitidas á estrutura, uma vez que a parede de tijolo face à vista não funciona como elemento resistente. Os fatores que contribuem para o bom desempenho do sistema construtivo caracterizam-se pela interação da parede de tijolo face à vista com o sistema de suporte através dos ligados, da sua espessura, da altura, do comprimento e largura [38]. Recentes sismos que ocorreram em diferentes países europeus demonstraram a fragilidades deste sistema, apresentando mecanismos de rotura comuns associados à fendilhação diagonal e, muitas vezes para o destacamento e desintegração completa do painel exterior, (ver Figura 10). Este comportamento deficiente pode estar relacionado com as ligações ineficientes justificadas pela ausência de regras de projeto adequadas a estes sistemas construtivos sujeitos a ações sísmicas.

10 Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas 112 (a) (b) (c) Figura 10 - Exemplos de danos causados por resentes sismos: (a) Reggio Emilia, Italy, 2012; (b) Lorca, Spain, 2011; (c) L'Aquila, Italy, NOVAS SOLUÇÕES DE PAREDES DE ENCHIMENTO 4.1. Descrição do sistema Como base no exposto anteriormente, a Universidade do Minho desenvolveu dois possíveis sistemas (Sistema Uniko e Sistema Térmico), para fazer face aos desafios propostos. Os dois sistemas utilizam materiais comerciais, pelo que a novidade neste caso advém da junção dos vários componentes num só sistema. O sistema térmico (ver Figura 11), é um sistema de parede simples, que mantêm a parede rigidamente ligada à estrutura de betão armado, utilizando para tal uns conectores metálicos colocados de duas em duas fiadas, para assegurar a ligação entre os pilares e as paredes de enchimento (ver Figura 12(b)). Figura 11 - Proposta do sistema Térmico, visão geral (esquerda), detalhes do sistema (direita). A unidade de alvenaria utilizada (ver Figura 12(a)) na sua construção é produzida em Portugal e possui furação vertical, apresentando características térmicas e acústicas melhoradas. No caso da argamassa, esta é do tipo M10, pré doseada à qual é apenas necessário juntar água. Neste sistema apenas é utilizada argamassa nas juntas horizontais e a interface entre a parede e a estrutura de betão armado. As juntas verticais são realizadas utilizando o encaixe existente nas unidades de alvenaria. De duas em duas fiadas, foi utilizado um reforço metálico (ver Figura 12(c)) ao nível das juntas horizontais. A ideia base deste sistema foi aumentar a capacidade de carga que o sistema consegue suportar, para isso, optou-se por fixar a parede à estrutura de betão armado através dos conectores metálicos e utilizar o reforço ao nível das juntas horizontais. Espera-se que estas alterações combinadas com a unidade de alvenaria robusta, promovam um aumento da rigidez do sistema, e tornem o sistema capaz de suportar cargas elevadas, quando são introduzidas forças no plano, permitindo assim reduzir alguns dos danos causados por este tipo de ações. No caso do comportamento fora do plano, a existência de

11 D6.1 Practical demonstration of wall construction L. M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P. B. Lourenço 113 conectores entre a parede e os pilares, e o reforço nas juntas horizontais, melhora o desempenho, reduzindo a possibilidade de colapso para fora do plano. (a) (b) (c) Figura 12 - Componentes utilizados no sistema Térmico, (a) unidade de alvenaria, (b) conector metálico, (c) armaduras de junta. O processo de construção deste sistema, é em tudo semelhante ao de uma parede de alvenaria de enchimento corrente. Começa com a colocação uma camada de argamassa sobre a viga inferior ao longo da linha da construção de parede (ver Figura 13(a)). Posteriormente os tijolos vão sendo colocados uns sobre os outros, assegurando que estão devidamente assentados (ver Figura 13(b)). A cada duas fiadas de tijolos, é efetuada a furação nos pilares, para fixar o conector metálico (ver Figura 13(c)). De seguida é colocada uma primeira camada de argamassa na junta. Procede-se então à colocação da armadura de junta (ver Figura 13(d)), colocando-se depois uma segunda camada de argamassa (ver Figura 13(e)). A construção da parede prossegue com o assentamento de mais duas fiadas de tijolos (ver Figura 13(f)), repetindo-se assim todo o processo até à parede estar terminada. Na fase final, quando toda a parede está construída é colocada uma camada de argamassa entre a parede e a viga superior. (a) (b) (c) 6 th Step Application of the reinforcement in mortar layer (d) (e) (f) Figura 13 - Processo construtivo do sistema Térmico, (a) colocação de argamassa, (b) assentamento de unidades, (c) colocação do conector metálico, (d) colocação da armadura de junta, (e) colocação de argamassa, (f) assentamento de unidades. No caso do sistema Uniko (ver Figura 14), o conceito é diferente, neste caso, o sistema permite que o deslizamento entre tijolos ao longo das juntas verticais, contudo mantêm a parede

12 Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas 114 rigidamente ligada à estrutura de betão armado, através da utilização de argamassa e uns varões metálicos de reforços que são ancorados na viga superior e inferior. Figura 14 - Proposta do sistema Uniko, visão geral (esquerda), detalhes do sistema (direita). Este sistema, utiliza uma unidade de alvenaria comercial designada por uniko. Esta unidade possui furação vertical, e um sistema de encaixe do tipo macho fêmea, com a forma de uma cauda de andorinha, ao longo da direção vertical, (ver Figura 15(a)). Esta unidade de alvenaria em argila, possui 250mm de altura por 250mm de comprimento, por 100mm de espessura. É uma solução composta por um único pano de alvenaria, que pretende tirar partido da possibilidade de dissipação de energia que pode existir, devido ao deslizamento da junta vertical continua. Nesta solução as unidades de alvenaria são colocadas alinhadas de forma a construir uma junta vertical continua através da utilização dos encaixes presentes na unidade de alvenaria, (ver Figura 15(b)). O comportamento para fora do plano, será garantido pela adição de um varão de aço de 6mm, colocado nos entalhes laterais dos tijolos, (ver Figura 15(a)), sendo também conectados às vigas superior e inferior do pórtico de betão armado, utilizando uma ancoragem química da Hilti (HIT-HY 200-A). Esta solução utiliza juntas verticais sem argamassa, devido a utilização dos encaixes presentes nos tijolos. No caso das juntas horizontais, e utilizada uma argamassa de assentamento de alvenaria pré doseada da classe M10 a qual e apenas necessário adicionar água, tal como utilizado no sistema Térmico. (a) (b) Figura 15 - Sistema Uniko, (a) unidade de alvenaria, (b) aspeto final do painel de alvenaria. No caso do sistema uniko, o processo construtivo é similar ao processo normal de construção de uma parede de alvenaria de enchimento embora com algumas alterações. A adição de uma

13 L. M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P. B. Lourenço 115 armadura vertical implica trabalhos anteriores, que precisam de ser realizados, antes de começar a construção do pano de alvenaria. O processo de construção começa com a perfuração de buracos para a fixação da armadura vertical nas vigas superior e inferior (ver Figura 16(a)). Depois de protegidas as furações é colocada a primeira camada de argamassa sobre a viga inferior ao longo da linha da construção de parede (ver Figura 16(b)). Depois disso, os tijolos são colocados ao longo da linha de construção, garantindo que estão bem assentes e corretamente alinhados (ver Figura 16(c)). O processo é repetido até que o pano de alvenaria esteja finalizado. A aplicação do reforço vertical é realizada após a conclusão da parede de alvenaria. Depois da limpeza dos furos (ver Figura 16(d)), os mesmos são preenchidos com a ancoragem química (ver Figura 16(e)), as armaduras são colocadas nos entalhes laterais dos tijolos e inseridas nas furações previamente realizadas já com a ancoragem química, sendo posteriormente fixadas ao pano de alvenaria com argamassa (ver Figura 16(f)). A ligação entre o pano de alvenaria de enchimento e os pilares de betão armado é realizada através da aplicação de argamassa igual à utilizada para as juntas horizontais. Na fase final, quando a construção de parede está completa, uma camada de argamassa é colocada entre a parede de tijolo e a viga superior de betão para garantir uma conexão adequada entre a alvenaria e esta viga. (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 16 - Processo construtivo do sistema Uniko, (a) furação para os varões, (b) colocação de argamassa, (c) colocação dos tijolos, (d) limpeza dos furos, (e) aplicação dos varões, (f) colocação da argamassa Desempenho estrutural A definição das dimensões do pórtico tipo para utilizar neste estudo, foi feita utilizando um trabalho extensivo de recolha de dados de edifícios do parque imobiliário português, a partir de diferentes cidades em Portugal, realizado por Furtado et al (2014) [24]. Devido às limitações do laboratório da universidade do Minho, foi decidido testar paredes em escala reduzida (1: 1,5), (ver Figura 17(a)). Para isso, foi utilizada a Lei de semelhanças de Cauchy. O esquema de reforço e geometria adotada para o pórtico de betão armado estão apresentados na Figura 17(b). O aço utilizado para a construção do pórtico de betão armado e para o reforço do painel de alvenaria de enchimento era da classe A400NR, com uma resistência à tração de cerca de 400MPa. No caso do betão usado para a construção do pórtico de betão armado, foi utilizado um betão da classe C55/67.

14 Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas 116 (a) (b) Figura 17 - Esquema do pórtico ensaiado, (a) esquema geométrico, (b) esquema de armaduras. O esquema de ensaio utilizado para os ensaios no plano, encontra-se indicado na Figura 18(a). O pórtico com a parede de alvenaria é fixo a uma laje de reação por meios mecânicos, de modo a evitar o seu deslizamento e qualquer outro movimento. O movimento para fora do plano no topo do pórtico é restringido pela colocação de um perfil em L, de cada um dos lados da viga superior do pórtico. Cada um dos perfis em L, possui 3 rolamentos, para minimizar, ou mesmo eliminar a fricção entre os perfis em L e a viga superior do pórtico, durante o ensaio no plano. No topo de cada um dos pilares do pórtico é montado um atuador hidráulico, que irá aplicar uma força de 200kN, correspondeste a 30% da capacidade axial dos pilares. Estes atuadores hidráulicos estão conectados à parte inferior do pórtico, por 4 varões de aço de 16mm, com ligações rotuladas para permitir acompanhar o deslocamento do pórtico durante o ensaio. Para aplicar a carga horizontal durante do ensaio, foi utilizado um atuador servo controlado de 250kN, conectado à parede de reação do laboratório. No final do embolo do atuador foi utilizada uma placa metálica. Esta placa metálica, encontra-se conectada a uma outra placa de iguais dimensões, colocada no lado oposto do pórtico. Para conectar as placas utilizaram-se dois varões de aço de 50mm. Isto torna possível aplicar a carga nos dois sentidos durante o ensaio. Na Figura 18(b), apresenta-se o esquema da instrumentação utilizada, para registar os deslocamentos mais relevantes durante o ensaio no cíclico no plano. (a) (b) Figura 18 - Ensaio no Plano, (a) esquema de ensaio, (b) esquema de instrumentação. Para registar os deslocamentos nos pontos selecionados, foram utilizados dezoito transdutores lineares (LVDT). Dois dos LVDT s (L1 e L2), foram montados nas diagonais do painel de alvenaria, para medir a sua deformação, enquanto que oito foram montados de forma a medir os deslocamentos relativos entre o painel de alvenaria e o pórtico de betão armado (L3 a L10). Os LVDT s L11 e L12, foram utilizados para registar os deslocamentos horizontal e vertical entre o pórtico e a viga metálica inferior, enquanto que que os LVDT s L13, L14, L15 e L16, foram utilizados para registar os deslocamentos horizontais e verticais entre as vigas metálicas e a laje de reação. Os LVDT s L17 e L18, medem os deslocamentos horizontais aplicados ao pórtico e parede de enchimento ao nível da viga superior do pórtico.

15 L. M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P. B. Lourenço 117 Os ensaios no plano foram realizados em controlo de deslocamento, impondo diferentes níveis de deslocamento através do atuador hidráulico servo controlado. O padrão de carga foi definido de acordo com a FEMA 461 [39]. É composto por um sinal sinusoidal com 16 ciclos de deslocamento diferentes que começam nos 0.5mm (0.026% drift) até um deslocamento de 75mm, correspondente a um drift de 3.94% [40]. Cada ciclo de deslocamento é repetido duas vezes, a exceção do primeiro que é repetido seis vezes. A amplitude a i+1 do ciclo i +1 é 1.4 vezes a amplitude a i do ciclo i. A campanha experimental apresentada neste artigo, é composta por três paredes, que foram sujeitas a ensaios no plano. Foi ensaiado um pórtico de betão armado sem qualquer preenchimento para servir como referência, uma parede com o sistema uniko e uma outra parede com o sistema Térmico. Com o objetivo de comparar os resultados, foram desenhadas as envolventes monotónicas das curvas histeréticas obtidas para cada uma das paredes ensaiadas. Na Figura 19, apresentam-se as envolventes, obtidas para o pórtico sem preenchimento, pórtico com sistema uniko, e pórtico preenchido com o sistema térmico. As forças registadas correspondem à célula de carga do atuador colocado à meia altura da viga superior. No caso dos deslocamentos, estes correspondem às LVDT 18, também colocado à meia altura da viga superior. Figura 19 - Envolventes monotónicas dos diagramas força-deslocamento dos ensaios no plano. As forças e deslocamentos positivos, são obtidos na direção para a qual o atuador hidráulico empurra o provete, enquanto que as forças e deslocamentos negativos, são obtidos para a direção em que o atuador puxa o provete. No caso do pórtico de betão armado sem preenchimento, o provete atingiu uma força máxima lateral de 68kN, para um deslocamento de 53mm, o que corresponde a um drift lateral de 2.78%. Depois de atingir a carga máxima, existiu uma ligeira diminuição da força lateral para 66kN, registada para o deslocamento de 75mm (3.94% drift). Na direção negativa o provete apresenta um comportamento similar. A carga máxima é de -54kN, para um deslocamento de - 47mm (2.47% drift). Para o deslocamento máximo de -75mm, a força registada foi de 52kN. Para o caso do pórtico preenchido com o sistema uniko, este foi capaz de atingir uma carga máxima de 95kN, para um deslocamento lateral de 40mm, correspondente a um drift lateral de 2.08%. No ciclo seguinte a força lateral reduziu o seu valor para próximo dos 80kN, quando o deslocamento registado atingiu os 55mm (2.92% drift), correspondente ao último ciclo, já que o curso do atuador não permitia deslocamento de maior amplitude. Para o caso da direção

16 Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas 118 negativa, a carga máxima foi de -86kN, para um deslocamento lateral de -40mm, tendo depois decrescido para cerca de -65kN, no último ciclo, para o deslocamento de -55mm. Por último, para o pórtico com o sistema térmico, existe um grande aumento de força lateral suportada. Neste caso a força lateral máxima atingida foi de 167kN, para um deslocamento lateral de 20mm (1.04% drift), evidenciando um grande aumento de rigidez face aos outros dois ensaios. No entanto apesar deste aumento da carga lateral suportada, após o pico ser atingido, existe uma grande degradação da carga, fazendo com que para o último ciclo, com um deslocamento de 55mm, a carga máxima suportada seja de 95kN. No caso da direção negativa, o comportamento é bastante semelhante ao ramo positivo, a carga máxima atingida é de 155kN, para o deslocamento de -20mm. A força lateral residual no ultimo ciclo é de -84kN. O ensaio do pórtico de betão armado, permitiu avaliar o comportamento cíclico global dos dois sistemas de parede de enchimento, propostos na universidade do Minho. Ao comparar as envolventes monotónicas, do pórtico de betão aramado, com as envolventes obtidas para cada um dos sistemas (uniko e térmico), é possível concluir que a presença de um painel de parede de enchimento faz aumentar a rigidez e a força lateral máxima que o sistema consegue suportar (ver Figura 12). No caso do sistema uniko, pela observação da Figura 19, é possível concluir que o painel de alvenaria, aumenta a resistência lateral em cerca de 40%. O desenvolvimento da curva é semelhante ao pórtico de betão armado, contudo apresenta uma maior rigidez inicial e maior resistência lateral. A força lateral máxima no sistema uniko é atingida para um menor valor de drift (2,08%), enquanto que no caso do pórtico sem preenchimento, o máximo é atingido para um drift de 2,78%. Passando agora para o sistema térmico as diferenças, são ainda maiores. A adição do painel de alvenaria do sistema térmico, fez aumentar muito a rigidez da parede, quando comparada com os outros dois ensaios. Em termos de força lateral máxima a adição do painel de alvenaria do sistema térmico aumenta o valor em cerca de 150%. Neste caso a curva é completamente diferente da curva obtida para o pórtico de betão armado. Na fase inicial, o grande aumento de rigidez e de carga que a parede consegue suportar, faz com que exista um pico pronunciado, para um valor de drift relativamente baixo (1,04%), quando comparado com os outros dois ensaios. Despois de atingido o máximo a tendência da parede é perder resistência lateral, aproximando-se do comportamento da curva do pórtico de betão armado, para grandes valores de deslocamentos. 5. NOVOS DESENVOLVIMENTOS NO DESEMPENHO MECÂNICO DE PAREDES DE ALVENARIA DE TIJOLO FACE À VISTA Para melhor compreensão do funcionamento do sistema construtivo de tijolo face à vista conectado a paredes de alvenaria de enchimento inseridas em pórticos de betão armado, estudos experimentais foram efetuados ao nível das ligações. As ligações avaliadas podem ser representativas de novas edificações ou mesmo de edificações reabilitadas. Os objetivos desta campanha eram (i) avaliar a influência de diferentes características dos ligadores, nomeadamente espessura, geometria e rigidez no comportamento das ligações; (ii) avaliar um método de aplicação alternativo (ancoragem química) possível de adaptar a soluções de reabilitação e (iii) descrever e catalogar os tipos de rotura e comportamento de todas as soluções estudadas. Foram realizados carregamentos estáticos monotónicos e cíclicos de tração, compressão e corte em provetes globais (dois panos de alvenaria conectados por um ligador, alvenaria-ligador-alvenaria) e provetes individuais (cada pano de alvenaria com incorporação de um ligador, alvenaria-ligador). Nesta secção serão expostos os procedimentos principais e resultados experimentais dos provetes globais submetidos a carregamentos cíclicos à tração-compressão e corte Descrição dos materiais e procedimentos Foram construídos provetes representativos da conexão da alvenaria de tijolo face à vista com a alvenaria de enchimento. De modo a aumentar a representatividade das amostras, só metade

17 L. M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P. B. Lourenço 119 das amostras de cada tipologia possuem junta vertical na construção da amostra, afetando assim a distância entre a aplicação do ligador e a junta vertical (ver Figura 20). As unidades de tijolo face à vista tinham de dimensões 237 milímetros x 115 milímetros x 60 milímetros (comprimento x espessura x altura) com perfurações verticais. Figura 20 - Esquemas representativos das amostras consideradas As amostras foram construídas com argamassa pré-doseada hidrófuga usada especialmente neste sistema em práticas de construção e recomendada pelo fabricante dos tijolos. Esta argamassa tem uma força de compressão de 5 MPa (com um coeficiente de variação, COV de 15%) e resistência à flexão de 3 MPa (COV de 12%). Para alvenaria de enchimento, foram selecionadas as unidades de tijolo com aproximadamente 300 milímetros de comprimento, 150 milímetros de espessura e 200 milímetros de altura, tendo em conta a tipologia comum das paredes duplas usadas desde os anos oitenta. A argamassa de assentamento pré-doseada usada para construir as unidades de alvenaria (M10) possui uma resistência à compressão de 6 MPa (COV de 3,41%) e 2,5 MPa (COV de 6%) de resistência à flexão. Foram considerados seis tipos de ligadores, como se representa na Figura 21, sendo as propriedades geométricas gerais indicadas na Tabela 1. Quase todos os ligadores são de metal inoxidável, com exceção do ligador de tipologia T6, que é composto de fibra de basalto. Foram consideradas 6 provetes em cada tipologia de ligador. Figura 21 - Tipologias de ligadores Tabela 1 Resumo das principais características dos Dimensão (mm) Espessura (mm) ligadores T1 T2 T3 T4 T5 T / Todos os ligadores foram colocados nas juntas de argamassa horizontais na alvenaria de tijolo face à vista. Por outro lado, quase todos os ligadores foram também incorporados na argamassa de alvenaria de enchimento à exceção do ligador de tipologia T5. O ligador de tipologia T5 foi fixado diretamente no tijolo de alvenaria de enchimento através de ancoragem química seguindo as recomendações do fabricante e prática construtiva. Relativamente ao comprimento de embebimento, nas amostras de tijolo face à vista, foi considerado o comprimento de cerca 60 milímetros e 70 mm nos tijolos de alvenaria de enchimento. No caso de ligador de tipologia T5 o comprimento de ancoragem foi de aproximadamente 75 milímetros dentro do tijolo. Em termos de procedimento, os ensaios foram realizados num pórtico metálico de reação associado a um sistema de controlo e a um sistema de aquisição que permite o registo das forças e deslocamentos. A carga foi aplicada por meio de um atuador hidráulico e medida através de uma célula de carga com uma capacidade máxima de 10 kn. Nos provetes sujeitos à tração-compressão, os deslocamentos foram medidos através de 5 LVDTs (transdutor diferencial variável linear) ligados ao atuador, tijolos e alvenaria de tijolos de face à vista, tal

18 Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas 120 como se apresenta na Figura 22(a). O LVDT 1 mede o deslocamento do atuado, o LVDT 2 mede o deslocamento relativo entre o pórtico rígido e o pano de alvenaria de enchimento, o LVDT 3 mede o deslocamento relativo entre os dois panos, o LVDT 4 mede o deslocamento relativo entre o pórtico rígido e o pano de alvenaria face à vista na fiada superior e o LVDT 5 mede o mesmo, mas em relação à fiada inferior. Nos provetes sujeitos ao corte, o deslizamento linear dos laços foi medido por meio de 3 LVDTs ligados ao atuador, tijolos e alvenaria de tijolos face à vista, tal como se apresenta na Figura 22(b). O LVDT 1 mede o deslocamento do atuador; o LVDT 2 mede o deslocamento relativo entre o pano de alvenaria de enchimento e alvenaria de tijolo face à vista e o LVDT 3 mede o deslocamento relativo entre a estrutura de suporte e o provete de alvenaria de enchimento. (a) (b) Figura 22 - Configuração de ensaio no caso de carregamentos de (a) compressão-tração e (b) corte Os blocos de alvenaria de enchimento e de tijolo face à vista foram confinados através da utilização de placas de aço previamente niveladas. O confinamento na direção transversal ao deslocamento do ligador pretende simular o confinamento em situação real, assumindo um valor entre 2% a 3% da capacidade resistente à compressão nessa mesma direção de cada tipologia de tijolo. O pano de alvenaria de tijolo face à vista confinado foi ligado ao atuador de modo a que os deslocamentos fossem impostos à ligação. Os testes cíclicos à compressãotração e corte respeitaram a lei de deslocamento apresentada na Figura 23 (a) e (b), respetivamente. Cada ciclo é completado em cerca de 200 segundos, perfazendo cerca de 28 ciclos. O LVDT usado para controlar os ensaios foi o LVDT ligado ao atuador. A repetição dos ciclos em cada amplitude de deslocamento foi considerada para explorar a degradação da força e rigidez. Todos os ensaios foram realizados pelo menos 28 dias após a construção da amostra.

19 L. M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P. B. Lourenço 121 (a) Figura 23 - Lei de deslocamento para os ensaios cíclicos de (a) compressão-tração e (b) corte (b) 5.2. Desempenho mecânico O comportamento cíclico é apresentado através de diagramas médios de força-deslocamento apresentados na Figura 24 e Figura 25, para cada tipologia nos ensaios compressão-tração e corte. Nos ensaios de compressão-tração foram determinados alguns parâmetros que contribuem para uma melhor análise e comparação das diferentes soluções de ligação, nomeadamente a capacidade máxima à tração e compressão (Fmax), respetivo deslocamento ( max) e rigidez inicial (E), sendo esse parâmetro obtido nos ensaios de corte também (ver Tabela 2). A resistência à tração é definida como a carga máxima obtida durante o ensaio. Note-se que a resistência máxima ao corte não foi atingida, tendo-se registado o comportamento característico até um deslocamento que em condições reais possa representar a deformação possível da parede por exemplo durante um sismo. A rigidez inicial é determinada através da secante da carga vs deslocamento, para um deslocamento correspondente ao final do primeiro ciclo de carga, ou seja, 2mm nos ensaios de compressão-tração e 4mm para ensaios de corte. Figura 24 - Diagramas força vs deslocamento de cada tipo de ligação sujeitas à compressãotração Em relação aos resultados dos ensaios compressão-tração (ver Figura 24), as histereses médias apresentadas em todos os ligadores não são simétricas, resultado do comportamento diferente das amostras em compressão e tração. O comportamento geral apresentado nos ensaios cíclicos apresenta histereses não lineares até ao nível dos pequenos deslocamentos, em quase todos os ensaios, com exceção das amostras com os ligadores de tipologia T1 e T6 principalmente nos carregamentos iniciais de tração. O efeito pinching é menos pronunciado em amostras cujas resistências são mais elevadas, embora à medida que os deslocamentos aumentam o efeito seja mais pronunciado.

20 Comportamento ao corte Comportamento à tração Comportamento à compressão Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas 122 Tabela 2 Resumo das características determinadas nos ensaios de compressão-tração e corte Fmax max E C.O.V (%) C.O.V (%) (kn) (mm) (kn/mm) C.O.V (%) T T T T T T T T T T T T T T T T T T Através da análise dos diagramas, é possível identificar dois grupos de comportamento semelhante em termos de força, tanto na tração como no carregamento de compressão. As ligações com ligador de tipologia T2 apresentam simultaneamente resistências máximas à compressão e tração. Este ligador é diferente dos outros devido às suas propriedades geométricas, considerando-se que funciona muito bem devido ao imbricamento desenvolvido na junta de argamassa sob carregamentos à tração e devido à sua espessura e forma nos carregamentos à compressão. Por outro lado, ligadores cuja extremidade a ser embebida na argamassa apresente configurações geométricas semelhantes, também apresentam um bom comportamento sob carregamentos à tração, como as tipologias T3 e T4. Isto indica que o uso de um ligador mais esbelto não compromete necessariamente a resistência à tração de uma ligação típica, pois a tensão da aderência na argamassa é mais condicionante no comportamento da ligação. Por outro lado, em carregamentos de compressão, ligações com essas tipologias de ligadores (T3 e T4) não exibiram um bom resultado. Ao contrário, as ligações com ligadores de tipologia T1 e T6 apresentaram uma menor resistência no carregamento de tração e um bom comportamento sob carregamento de compressão. De fato, estes ligadores tem uma espessura significativa em comparação com os ligadores de tipologias T3 e T4, o que se torna favorável em carregamentos de compressão. As ligações com o tipo de ligadores T5, possível de se utilizar em reabilitação pois possui um método de fixação diferente com ancoragem química, apresentaram um comportamento razoável em comparação com os outros, embora não tenha apresentado vantagens significativas no comportamento da ligação. Em relação ao comportamento pós-pico das ligações, é possível concluir que há um decréscimo de resistência à medida que os deslocamentos e os ciclos aumentam. A perda de contacto dos ligadores com a argamassa provoca o seu deslizamento, o que resulta na redução de força resistente. Quando o contacto é restaurado, a resistência é recuperada ligeiramente. A rigidez inicial é mais elevada quando a carga máxima é maior, o que significa que a rigidez inicial está diretamente relacionada com a força máxima, tal como é expectável. Nos ensaios de carregamento ao corte, como era previsível, os diagramas médios de histerese em todos os ligadores são aproximadamente simétricas, resultado do carregamento simétrico aplicado ao nível do ligador (ver Figura 25).

21 L. M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P. B. Lourenço 123 Figura 25 - Diagramas força vs deslocamento de cada tipo de ligação sujeitas ao corte Os ligadores evidenciam um comportamento não linear muito prematuro, uma vez que os ciclos de histerese se iniciam nos primeiros ciclos de deslocamento. Os diagramas forçadeslocamento do ligador de tipologia T2 apresenta o efeito pinching, que deverá estar associado à geometria e à deformação do ligador. As ligações com os ligadores T1 e T6 apresentam um diagrama força-deslocamento semelhante, embora o ligador T1 apresente maior resistência e tenha um comportamento consideravelmente mais dissipativo. Um outro grupo de provetes com comportamento similar em termos de diagramas força-deslocamento são os provetes com os ligadores T3, T4, e T5, o que se justifica pela semelhança de geometria e rigidez do ligador. Através dos valores da rigidez de corte nos provetes indicados na Tabela 2, constata-se que a rigidez dos ligadores T3, T4 e T5 é muito semelhante a claramente inferior à rigidez das ligações com os ligadores T1, T2 e T6. Em termos de modos de rotura, durante o teste cíclico de compressão-tração, vários modos de rotura foram observados, incluindo o arrancamento do ligador (ver Figura 26(a)), a rotura do ligador quer na interface da junta de argamassa, quer no comprimento livre do ligador devido à fadiga das cargas cíclicas (ver Figura 26(b) e (c)) e o esmagamento do ligador (ver Figura 26(d)). As roturas observadas de arrancamento do ligador sob ações de tração localizaram-se no pano de alvenaria de tijolo face à vista, uma vez que esta argamassa envolvente apresenta menor resistência mecânica que a argamassa utilizada na alvenaria de enchimento. Figura 26 - Modos de rotura comuns nos ensaios compressão-tração: (a) arrancamento do ligador, rotura do ligador na (b) interface da junta de argamassa e (c) no comprimento livre e (d) esmagamento do ligador O modo de rotura obtido na generalidade dos casos foi a deformação permanente dos ligadores com ligeiro arrancamento, (ver Figura 27(a)). Considera-se que este dano observado nos

22 Paredes de Alvenaria de Fachada: Soluções e sugestões de melhorias construtivas 124 ligadores não impede que a resistência dos ligadores continue a aumentar como se pode verificar pelos diagramas força-deslocamento anteriormente apresentados. No caso do ligador de tipologia T5, ocorreu a extração total do ligador e fixação, destruindo parte do tijolo como se pode ver na Figura 27(b). Este dano demonstra que a ligação do ligador metálico ao tijolo através de bucha química é menos efetiva quando comparada com o embebimento em junta de argamassa. Devido à fadiga existente nos ensaios cíclicos, por vezes a argamassa envolvente apresentava alguma degradação (ver Figura 27(c)), não afetando porém, o desempenho do comportamento do ligador. Figura 27 - Modos de rotura verificados nos ensaios ao corte: (a) deformação permanente, (b) arrancamento da fixação do ligador T5 e (c) degradação na argamassa envolvente ao ligador. 6. CONCLUSÕES Neste artigo foram apresentados os dois sistemas de construção para paredes de enchimento, propostos pela universidade do Minho no âmbito do projeto INSYSME. Apresentou-se ainda os resultados obtidos dos ensaios no plano, realizados para a validação experimental destas duas soluções. Nos ensaios cíclicos no plano o pórtico com o sistema uniko conseguiu alcançar mais 40% de força lateral, quando comparado com o pórtico sem preenchimento. Já no caso do pórtico com o sistema térmico, o acréscimo de resistência, foi da ordem dos 150%. O comportamento global das curvas foi semelhante nos casos do pórtico sem preenchimento e do pórtico com o sistema uniko, apresentando uma ligeira redução da força lateral após a força máxima ter sido atingida, mas com um desenvolvimento semelhante. No caso do pórtico com o sistema térmico, conclui-se que o sistema é muito mais rígido e capaz de suportar mais carga que o sistema uniko. Em relação ao pórtico de betão armado, consegue um acréscimo de 150% de capacidade de carga. Apesar de suportar mais carga, esta solução atinge o máximo para valores de drift mais baixos. Após o pico de carga, existe uma enorme degradação da capacidade de carga, aproximando o valor para próximo dos valores do sistema uniko. No que diz às paredes de tijolo face à vista, a implantação de ligações suficientes e de boa qualidade entre panos de alvenaria pode interferir muito no desempenho funcional e estrutural do sistema construtivo. Com base na avaliação mecânica das ligações entre panos ao nível local, foram analisadas diferentes tipologias de ligadores de modo a avaliar as diferentes características, diferentes métodos de aplicação e compreender o comportamento das ligações sob carregamentos cíclicos. Conclui-se que a geometria dos ligadores e aderência nas juntas de argamassa associada são os principais fatores que influenciam a capacidade de tração e rigidez. Em termos de desempenho das amostras sujeitas à compressão e corte, o principal fator que influencia a resistência e a rigidez é a espessura do ligador. Quanto menor a área da secção transversal e mais esbelto é o ligador, menor resistência a ligação apresenta sob estes carregamentos. A geometria apresentada pelas extremidades dos ligadores a serem embebidas nas juntas de argamassa, assim como o comprimento de embebimento, não influenciam significativamente a resistência à compressão e corte. No que diz respeito ao método de aplicação alternativo, possível de utilizar no âmbito da reabilitação (ligador T5), foi registado em termos gerais um comportamento razoável quando comparado às restantes tipologias de ligadores. A análise dos padrões de dano das ligações submetidas à tração regista arrancamento do ligador que por vezes entra em rotura devido à fadiga da carga cíclica. Nos carregamentos de compressão e corte, a capacidade resistente da ligação é governada pela deformação do