Universidade do Minho - Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertação de Mestrado 2015/16

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1 Universidade do Minho - Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertação de Mestrado 2015/16 Tema: Desenvolvimento e validação de um sistema construtivo estrutural em BTC Aluno: Carlos Eduardo de Almeida Andrade Lopes Número do Aluno: Orientador: Daniel Oliveira Co-orientador: Tiago Miranda 1. Introdução A construção em terra é uma solução utilizada há milhares de anos, sendo uma das primeiras técnicas utilizadas pelo Homem, mas que acabou por ser abandonada em países desenvolvidos, em virtude do desenvolvimento de técnicas de construção com materiais que apresentam características mais atrativas, como o aço e o betão, tal como ocorreu em Portugal a partir do século XX. Hoje em dia, a construção com terra é utilizada em países em vias de desenvolvimento e sub-desenvolvidos, especialmente na América Latina, África e Ásia, regiões nas quais escasseia mão-de-obra especializada e nem sempre existe a possibilidade financeira de adquirir e transportar materiais vindos de outros locais (Sturm, 2014). A utilização da terra traduz-se essencialmente na construção com taipa e adobe. A sua utilização residual em países desenvolvidos prende-se também com o facto de não haver ainda uma regulamentação oficial em muitos casos para este tipo de construções, ao contrário do que acontece com materiais standard (ex: aço, betão armado, madeira). Apesar disto, países como a Alemanha e a Nova Zelândia possuem já uma regulamentação específica (Torgal, 2009). É de notar que em países vias de desenvolvimento, como é o exemplo do Zimbabwe, se apostou na definição de uma norma oficial para a construção com terra, dadas as vantagens óbvias que esta técnica construtiva oferece para países com poucos recursos e cujo solo constitui uma ótima matéria-prima devido à sua constituição rica em argila (Torgal, 2009). Esta é aliás uma das grandes vantagens do desenvolvimento da construção com terra, que é possibilitar uma solução financeiramente mais vantajosa para estes países, cuja economia deve ser o mais independente possível de matérias-primas vinda do exterior. Pode-se apontar também a falta de mão-de-obra qualificada e a lacuna existente ainda em termos de conhecimento científico que suporte a sua utilização como obstáculos a uma maior incorporação deste material na indústria construtiva. Como principais vantagens da utilização da terra é possível referir o bom desempenho a nível de isolamento térmico e acústico e a reduzida produção de CO2, motivo pelo qual, quando se fala em construir com terra, fala-se também em construção sustentável. A elevada resistência ao fogo, as suas propriedades estéticas e a possibilidade de elaborar construções mais baratas são também alguns pontos que abonam a seu favor. A técnica de construção com blocos de terra compactada (BTC) começou a ser estudada na década de 1950 na América do Sul, embora tenha ganho mais força a partir da década de 1980 (Ribeiro, 2015) Trata-se de um método que forma blocos de terra por prensagem manual ou hidráulica do solo num molde, resultando num material mais denso e resistente do que o adobe. Os blocos podem ser maciços ou perfurados, de modo a reduzir o seu peso e aumentar a sua resistência, através da incorporação de reforço pelas suas aberturas, o que também oferece a vantagem de não ser necessário abrir roços nas paredes para a passagem de instalações hidráulicas e elétricas (Torgal, 2009). Para além disto, possui as vantagens já mencionadas que são comuns a todas as técnicas de construção em terra. Contudo, existem também algumas limitações que devem ser observadas, nomeadamente a nível das propriedades mecânicas destes blocos, as quais podem ser melhoradas com estabilização química, isto é, através da adição de cimento e cal, ou até de cinzas volantes na mistura. A construção com BTC já foi alvo de estudo e de ensaio em projetos, dissertações e teses realizados na Universidade do Minho, como o projeto HiLoTec. Este projeto resultou de uma parceria entre a Universidade do Minho e a Mota-Engil, e teve como objetivo investigar a possibilidade de construir com BTC no Malawi (Sturm, 2014). Neste projeto foram realizados ensaios a vários tipos de solicitações, tais como esforços axiais de compressão, de corte e de flexão no plano para determinar as suas propriedades mecânicas, e foi possível comprovar a eficácia da estabilização química neste material, como forma de aumentar a sua resistência. 1

2 2. Objetivos O trabalho desenvolvido na presente dissertação encontra-se inserido na linha de investigação Construção em Terra, promovida pelo centro de investigação ISISE Instituto para a Sustentabilidade e Inovação em Estruturas de Engenharia. Pretende-se com esta dissertação contribuir, pela via experimental, para o desenvolvimento de um sistema construtivo estrutural de paredes feitas com BTC a partir de solo granítico do Minho, em particular conhecer o seu comportamento mecânico em termos de aderência e flexão para fora do plano, avaliando-se o efeito de vários fatores tais como a presença de reboco armado e a colocação de varões de aço nos aligeiramentos. Espera-se que, através do conhecimento mais aprofundado do BTC, seja possível determinar estratégias que possibilitem a resolução de alguns dos principais problemas mecânicos apresentados, nomeadamente em termos de resistência, essencialmente pela criação de novos métodos construtivos baseados em soluções de reforço eficientes. De um modo geral, é expectável que os resultados obtidos contribuam para um conhecimento científico mais sólido acerca da construção em BTC, que permita a futura elaboração de uma norma nacional para construção em terra e que potencie a sua utilização de forma massiva na indústria da construção, permitindo assegurar simultaneamente resistência, durabilidade e baixo custo. 3. Metodologia Partindo da leitura e compreensão daquilo que já foi feito anteriormente sobre este tema, será preciso avançar para a fase seguinte e efetuar os ensaios necessários com vista à obtenção da informação pretendida. Deste modo, os trabalhos terão início com a leitura de material relativo às atividades já desenvovidas sobre o BTC, seguindo-se uma fase de pesquisa bibliográfica para recolha de informação relevante, e por fim a definição das condições de ensaio, antes de dar início à fase experimental propriamente dita. Todos os ensaios e respectivos trabalhos preparatórios decorrerão no Laboratório de Estruturas do Departamento de Engenharia Civil (LEST). Para o cumprimento dos objetivos enumerados e obtenção dos resultados listados na secção 4, adotar-se-á uma abordagem baseada na caracterização experimental de elementos estruturais de BTC (prismas e paredes), simples e reforçados recorrendo quer ao reforço dos aligeiramentos através da colocação de varões e argamassa, quer adotando rebocos armados com malhas de reforço em ambas as faces das paredes. A caraterização experimental visa dois grandes objetivos, nomeadamente: (a) caracterização das propriedades da interface alvenaria-reforço, para cada um dos dois tipos de reforço; caracterização do desempenho mecânico das paredes reforçadas, quer para cargas no plano quer para fora do plano. 4. Resultados Esperados Este trabalho permitirá avaliar o efeito do reforço no comportamento no plano e fora do plano de paredes de BTC. Numa primeira fase será possível quantificar a aderência tanto do reforço colocado nos aligeiramentos como do reboco armado. Estas propriedades são fundamentais para se conseguir um reforço eficiente. Numa segunda fase será possível conhecer a influência dos dois tipos de reforço na capacidade resistente e modos de roturas de paredes de BTC. 5. Faseamento e Calendarização Esta secção é dividida em duas partes. Na primeira são detalhadas as tarefas que serão desenvolvidas e na segunda será apresentada a calendarização das mesmas. 5.1 Faseamento O faseamento das tarefas a serem realizadas seguirá a ordem seguinte: Tarefa 1 Revisão do estado da arte Tarefa 2 Fabrico de prismas e paredes de alvenaria em BTC Tarefa 3 Ensaios de aderência da interface varão-argamassa (reforço colocado nos aligeiramentos) Tarefa 4 Ensaios de aderência da interface BTC-reboco (reforço colocado no reboco) Tarefa 5 Ensaios de flexão das paredes de alvenaria (nas 2 direções) 2

3 Tarefa 6 Escrita da dissertação 5.2 Calendarização O desenvolvimento dos trabalhos seguirá o esquema abaixo apresentado. Tarefa 1 X X X X Tarefa 2 X X Tempo (semanas) Tarefa 3 X X X Tarefa 4 X X X Tarefa 5 X X X X X X Tarefa 6 X X X X X X Nota: O cronograma apresentado reflete a disposição temporal das fases e respetivas atividades a desenvolver pelo aluno durante o 2ºsemestre, admitindo que a Dissertação será entregue até meados de Junho e será defendida em Julho. Porém, de acordo com Despacho RT-16/2015, que aprova o calendário escolar para o ano letivo de , a data limite para entrega da Dissertação é dia 31 de Outubro de Referências Bibliográficas AENOR (2008). UNE 41410: Bloques de tierra comprimida para muros y tabiques; Definiciones, especificaciones y métodos de ensayo. AENOR, Espanha Carvalho, M. (2015). Desenvolvimento e validação de uma solução construtiva local em BTC. Universidade do Minho EN (2005) Projeto de estruturas de alvenaria. Parte 1-1: Regras gerais para estruturas de alvenaria armada e não armada. Martins, A. (2013). Soluções de reforço sísmico de paredes de alvenaria de enchimento. Universidade do Minho Moreira, T. (2014). Experimental characterization of dry-stack interlocking compressed earth block masonry. Universidade do Minho Oliveira, D., Miranda, T., Ramos, L., Silva, R., Soares, E., Leitão, D. Mechanial performance of compressed earth block masonry using granitic residual soils. ISISE Universidade do Minho, Guimarães Ribeiro, A. (2015). Análise experimental do comportamento ao corte de paredes reforçadas em alvenaria de BTC. Universidade do Minho Silva, R., Soares, E., Oliveira, D., Miranda, T., Cristelo, N., Leitão, D. (2014). Mechanical characterisation of dry-stack masonry made of CEBs stabilised with alkaline activation. ELSEVIER Sturm, T., Ramos, L., Lourenço, P. (2014). Characterization of dry-stacking interlocking compressed earth blocks. RILEM Torgal, F., Eires, R., Jalali, S. (2009). Construção em Terra. Universidade do Minho 3

4 Figuras e Tabelas De seguida, apresentam-se algumas imagens de trabalhos efetuados nas teses mencionadas anteriormente. (a) Figura 1 Geometria de bloco BTC (a) e aplicação em obra (Sturm, 2014) Figura 2 Construção de prismas em BTC (Ribeiro, 2015) 4

5 (a) Figura 3 Prisma em BTC reforçado com varão de aço (a) e com malha (Ribeiro, 2015) Figura 4 Construção de paredes de alvenaria em BTC (Ribeiro, 2015) (a) Figura 5 Parede de alvenaria em BTC reforçada com varão de aço (a) e malha (Ribeiro, 2015) 5