INFLUÊNCIA DA ESPESSURA DA ARGAMASSA DE ASSENTAMENTO NA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL DE PRISMAS DE BLOCOS CERÂMICOS INFLUENCE OF THE THICKNESS OF LAYING THE MORTAR IN AXIAL COMPRESSIVE STRENGTH OF CERAMIC BLOCK PRISMS João Manoel de Freitas Mota (1); Romilde Almeida Oliveira (2); Ângelo Just da Costa e Silva (3); Fred Rodrigues Barbosa (4); João Ribeiro de Carvalho (5) (1) Professor Coordenador do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP, Doutorando do Departamento de Engenharia Civil, UFPE, Pernambuco, Brasil. (2) Professor Doutor, Departamento de Engenharia Civil, UNICAP, Pernambuco, Brasil (3) Professor Doutor, Departamento de Engenharia Civil, UNICAP, Pernambuco, Brasil (4) Professor do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP, Pernambuco, Brasil (5) Aluno de Engenharia Civil da UPE, Pernambuco, Brasil (1)joao@vieiramota.com.br,(2)romildealmeida@gmail.com (3)angelo@tecomat.com.br,(4)fredbarbosa@compesa.com.br,(5)eng.jribeiro@gmail.com Resumo Alvenaria estrutural é um dos sistemas construtivos mais utilizados em países da Europa, Estados Unidos, dentre outros de elevada tecnologia. Nos tempos atuais, a alvenaria tem sido largamente utilizada, tendo em vista crescimento substancial na construção de empreendimentos residenciais e comerciais fomentado por planos de incentivo governamental. Vale destacar que, diversas patologias advêm da baixa resistência mecânica da parede, donde, sabe-se que elevadas espessuras da argamassa de assentamento pode mitigar essa propriedade de forma relevante. Portanto, esse trabalho objetiva analisar a influência da espessura da argamassa de assentamento em prismas de alvenaria com bloco cerâmico estrutural. Utilizaram-se espessuras Nos prismas de 10 mm, 15 mm e 20 mm. Os resultados experimentais indicaram redução da capacidade de suporte dos prismas quando se aumenta a espessura da junta de assentamento. Palavra-Chave: Alvenaria de vedação e estrutural; espessura da argamassa de assentamento; prismas de alvenaria Abstract Structural masonry construction systems is one of the most widely used in European countries, United States, among other high-tech. Nowadays, the masonry has been widely used in view of substantial growth in the construction of residential and commercial fueled by government stimulus plans. It is worth noting that various diseases arising out of the low wall strength, and hence it is known that high thickness of the putty on can mitigate this property material. Therefore, this paper aims to analyze the influence of the thickness of the mortar prisms seat in structural ceramic masonry block. In thicknesses were used prisms 10 mm, 15 mm and 20 mm. The experimental results indicated a reduced ability to support the prisms when increasing the thickness of the gasket seat. Keywords: Masonry no structural and structural, thickness of the laying mortar, masonry of prisms ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 54CBC 1
1 Introdução Há milhares de anos, a alvenaria tem sido usada em larga escala, sendo possivelmente o material composto mais utilizado nas edificações antigas e atuais. A alvenaria pode ser constituída de tijolos de barro, inicialmente de baixa resistência, ou de pedra, e, concebida até o presente predominantemente de projetos empíricos. Entretanto, nos últimos 50 anos, observa-se que significativas pesquisas vêm-se desenvolvendo, objetivando tratar a alvenaria como um material de engenharia fundamentado cientificamente (RAMALHO; CORRÊA, 2003). Nos últimos trinta anos, observam-se resultados de extensos trabalhos de pesquisa na alvenaria estrutural, gerando a capacitação dos projetistas e as melhorias da qualidade dos materiais. Por conseguinte, avanços significativos no que concerne essa tecnologia é verificado na alvenaria estrutural, sendo o método mais utilizado e aceito pelo usuário em países como Inglaterra, Austrália, Alemanha e Estados Unidos (ROMAN, 1999). Algumas propriedades da alvenaria são influenciadas pelas dimensões e forma das unidades, arranjos verticais e horizontais das juntas, anisotropia das unidades, qualidade da mão de obra, condições de cura e propriedades mecânicas dos materiais constituintes (GOMES, 2001). Sabe-se que, a resistência à compressão é a propriedade mais relevante para alvenaria estrutural. O bloco tem influência predominante na resistência à compressão, aumentando a resistência da parede com a resistência do bloco. Com relação à resistência à compressão das alvenarias, existem três formas básicas normalizadas de ensaios: através de ensaios de prismas, paredinhas ou de painéis em escala real (RAMALHO; CORRÊA, 2003). Pode-se estimar a resistência das paredes através dos prismas. Os prismas são confeccionados com dois ou três blocos, unidos por juntas de argamassa. As Figuras 1 e 2 apresentam um modelo de prismas com blocos estruturais e de vedação respectivamente (MOTA, 2006). ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 54CBC 2
Figura 1 - Prisma com blocos estruturais Figura 2 - Prisma com três blocos de vedação A NBR 10837 especifica o prisma como resistência básica da alvenaria estrutural e apresenta o procedimento para estimar a resistência da parede. Os prismas devem ser executados, se possível, nas mesmas condições verificadas nas construções, objetivando reproduzir os resultados representativos do que ocorre realmente durante a execução da obra (RAMALHO; CORRÊA, 2003, OLIVEIRA, 2004 e CAMACHO, 2001). Vale destacar que devido aos custos elevados dos ensaios em paredes de alvenaria estrutural, o ensaio de compressão de prismas e paredinhas tornam-se a forma de pesquisa mais viável. O ensaio de compressão uniaxial de prismas é aceito como uma forma segura e confiável de medir indiretamente a resistência da parede (GOMES, 2001). É imperativa a relevância da argamassa de assentamento nas alvenarias, donde, essa funciona como agente de solidarização e distribuição uniforme das cargas, bem como da absorção das tensões de compressão. Quando se aplica carga numa parede, em torno de 70% das deformações é atribuída à argamassa (OLIVEIRA, 2004). Destacam-se, como fatores fundamentais na resistência à compressão das paredes, a espessura da junta horizontal e a resistência à compressão da argamassa. A junta da argamassa de assentamento horizontal deve estar com espessura adequada para que os blocos não se toquem, bem como ocorra o estado de confinamento necessário para que a argamassa não se rompa. Esse confinamento impõe uma mudança significativa no comportamento mecânico da argamassa devido ao estado triaxial de tensões de compressão surgidas nas argamassas e o bloco a um estado biaxial de tensões de tração (OLIVEIRA, 2001). A Figura 3 apresenta o estado de tensões triaxial. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 54CBC 3
Figura 3 - Estado triaxiais de tensões no prisma: (a) tensões de compressão devido ao ensaio; (b) tensões no bloco e (c) tensões na argamassa (GOMES 2001) A resistência à compressão da argamassa de assentamento não influencia significativamente na resistência da parede, desde que não seja abaixo de 40% da resistência do bloco. Essa argamassa de assentamento deve ter resistência entre 70 e 100% da resistência do bloco. Aumentando a resistência da argamassa de assentamento, aumentará a resistência da parede, mas, quando a resistência da argamassa ultrapassar 3 MPa, o incremento em relação a este valor não mais influenciará significativamente na resistência da parede (OLIVEIRA, 2004). Observa-se que a espessura da argamassa de assentamento deve ser igual a 1 cm, isto para alvenaria estrutural, NBR 10837, bem como a cada 0,3 cm de acréscimo na espessura da argamassa referida ocasiona uma redução de 15% na resistência da parede (RAMALHO; CORRÊA, 2003 e OLIVEIRA, 2004). Por sua vez, Lordsleem (2000) diz que as juntas horizontais devem ter 10 mm de espessura, variando entre 8 e 18 mm, pois, abaixo desse intervalo, a alvenaria perde a capacidade de absorver as deformações e acima perde na resistência mecânica do conjunto, além de haver um maior consumo de material desnecessariamente. Mohamad (1999) analisou em prismas de alvenaria a resistência à compressão variando a espessura da argamassa de assentamento. Esse autor verificou que houve uma elevação da resistência quando reduziu de 10 mm para 7 mm a espessura da junta. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 54CBC 4
Gross et al. (1980) apud Sabbatini (1984) verificaram que a elevação da espessura da argamassa de assentamento de 10 mm para 17 mm reduziu a resistência dos prismas em 46%, entretanto, produzindo junta para 6,3 mm aumentou a resistência em 12%. Khalaf (1996) verificou em prismas de blocos de concreto o aumento da junta de assentamento de 5 mm para 20 mm diminuiu em 18% a resistência à compressão. Carvalho (2003) mostrou em sua pesquisa que quando se alterou a espessura da junta de assentamento em prismas de alvenaria não se identificou diferença significativa na resistência, todavia, verificou-se maior diminuição na resistência quando se aumentou a espessura de 10 mm para 25 mm. Por outro lado Lima (2010) verificou que a elevação da espessura da argamassa de assentamento diminui a resistência à compressão dos prismas, para todas as resistências das argamassas ensaiadas. Este decréscimo foi de 35% para a resistência da argamassa de 7,5 MPa, de 29% para a resistência da argamassa de 10,2 MPa e de 23% para a resistência de 18,9 MPa, variando-se a espessura de 10 mm para 20 mm. 2 Materiais e método 2.1 Materiais Os blocos cerâmicos estruturais usados no presente trabalho tinham paredes vazadas, com dimensões 14cmx39cmx19cm, provenientes de uma indústria cerâmica do Estado da Paraíba (Cerâmica Cincera). Os blocos foram caracterizados determinando-se sua resistência à compressão, dimensões e características geométricas, e todos os ensaios tiveram como base a norma NBR 15270-3 (ABNT, 2005). Segundo amostragem especificada pela norma NBR 15270-3 (ABNT, 2005), foram escolhidos 13 blocos aleatoriamente de um lote especifico e determinadas suas dimensões (largura, altura e comprimento). Os blocos foram capeados com pasta de cimento, com espessura em torno de 3 mm, que é o recomendado pela norma. A argamassa de assentamento utilizada na execução desse trabalho foi dosada pela empresa TECOMAT Tecnologia da construção e materiais), com traço em massa: 1:0,5:3 (cimento, cal e areia). Utilizou-se o cimento CPII-F-32. Acerca do agregado miúdo foi utilizada areia natural de natureza quartzosa (classificada como média) amplamente encontrada na Região. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 54CBC 5
A água utilizada foi proveniente da rede de abastecimento da Companhia Pernambucana de Saneamento (Compesa). Verificou-se que o ph da água no ato de sua utilização estava próximo de 6,5. 2.2 Método Foram produzidos prismas para determinação do desempenho mecânico, variando-se as espessuras da argamassa de assentamento, tendo sido testados três tipos de espessuras 10 mm, 15 mm e 20 mm. Escolheu-se, nesse trabalho, produzir prismas formados por dois blocos justapostos, tendo em vista que a norma brasileira pertinente - NBR 8215 (ABNT, 1983) - descreve a produção de prismas com dois blocos, Figura 4. Figura 4 - Prismas de Blocos cerâmicos. Todos os prismas foram executados pelo mesmo operador, sendo utilizado prumo de face e nível para garantir a geometria dos corpos de prova. 3 Resultados De acordo com os resultados mostrados, para os blocos, o valor médio da resistência à compressão após tratamento estatístico - foi de 10,2 MPa. Assim, como o valor mínimo de resistência característica à compressão aceitável para o lote é de 4,0 MPa, este lote estaria aceito. De acordo com os resultados, podemos observar que a resistência média à compressão e eficiência para os prismas conforme a Tabela 1. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 54CBC 6
Tabela 1 - Resultado da resistência à compressão dos blocos e prismas Resistência dos Blocos (MPa) Espessura das juntas (mm) Resistência dos Prismas (MPa) Eficiência da Alvenaria 10,2 10 5,05 0,5 10,2 15 4,3 0,42 10,2 20 2,1 0,21 De acordo com os resultados apresentados na tabela acima, verificou-se que o aumento da espessura das juntas horizontais de assentamento provoca uma diminuição significativa tanto na resistência a compressão dos prismas como na eficiência da alvenaria. Nas figuras 5 e 6 visualiza-se através dos gráficos o comportamento dos prismas para as diferentes espessuras da junta horizontal da argamassa de assentamento. Figura 5 - Resistência á compressão dos prismas nas diversas espessuras das argamassas de assentamento. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 54CBC 7
Figura 6 - Resistência média dos prismas em função da espessura da argamassa de assentamento. 4 Conclusões As análises dos resultados conduzem as seguintes conclusões: Verificou-se que, para prismas produzidos com blocos e argamassa de assentamento com mesmas características, quanto maior a espessura da argamassa de assentamento, menor será a resistência à compressão dos prismas. Pode-se dizer que na mesma premissa, o fator de eficiência relação da resistência do prisma e do bloco - reduz com o aumento da junta de assentamento dos prismas. Entretanto, para a junta especificada pela norma pertinente, a eficiência corroborou com as registradas na literatura, 0,5. A redução da resistência média dos prismas com 10 mm de espessura da argamassa de assentamento quando comparado com os prismas com 15 mm e 20 mm de espessura da junta, reduziu em torno de 15% e 58% respectivamente. Portanto, pode-se dizer que a espessura da argamassa de assentamento de 10 mm deve ser praticada, uma vez que, para essa pesquisa, verificou-se maior resistência média e maior fator de eficiência. Sugere-se novas pesquisas com o cunho de se verificar esse efeito em paredinhas e paredes, variando o traço e a espessura da argamassa de assentamento. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 54CBC 8
5 Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8215 - Prisma de Bloco vazado de concreto simples para alvenaria estrutural: Preparo e ensaio a compressão. Rio de Janeiro, 1983.. NBR 15270-2: Componentes cerâmicos Parte 2: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural Terminologia e requisitos. Rio de Janeiro, 2005.. NBR 15270-3: Componentes cerâmicos Parte 3: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação Métodos e ensaio. Rio de Janeiro, 2005. CAMACHO, J. S. Projeto de edifícios de alvenaria estrutural, notas de aula. UNESP. Ilha Solteira SP, 2001. CARVALHO, J. M. Desempenho estrutural de prismas de blocos cerâmicos com diferentes formas e dimensões. Dissertação de mestrado da UFSC. Santa Catarina, 2003. GOMES, I. R. Simulação numérica do ensaio de compressão de prisma de alvenaria pelo método dos elementos finitos com comportamento de interface. Tese de Doutorado 160P. Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2001. Khalaf, F. M. Factors Influencing compressive Strength of concrete masonry prism. Magazine of concrete research. Edinburgh, 1996. Lima, A. N. Análise experimental da influência da resistência e espessura da argamassa de assentamento no desempenho mecânico de prismas de blocos cerâmicos. Tese de mestrado. Universidade Federal de Alagoas, 2010. LORDSLEEM, A. C. Execução e inspeção de alvenaria racionalizada. São Paulo, 2000. MOHAMAD. G. Estudo do comportamento triaxial de argamassa. In: III Simpósio Brasileiro de Tecnologia de Argamassas. Vitória - ES, 1999. MOTA, J. M. F. Influência da argamassa de revestimento na resistência à compressão axial em prismas de alvenaria resistente de blocos de concreto. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2006. OLIVEIRA, F. L. Reabilitação de paredes de alvenaria pela aplicação de revestimentos resistentes de argamassa armada. Tese de Doutorado. 203 P. Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Carlos, São Paulo, 2001. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 54CBC 9
OLIVEIRA, R. A. Notas de Aulas da Disciplina: Alvenaria Estrutural Mestrado de Estruturas, UFPE Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2004. RAMALHO, M. A.; CORRÊA, M. R. S. Projeto de edifícios de alvenaria estrutural. Pini. São Paulo, 2003. ROMAN, H. R. Alvenaria estrutural, diretrizes básicas para projeto. UFSC. Florianópolis, (1999). SABBATINI, F.H. O processo construtivo de edifícios de alvenaria estrutural silício calcário. Dissertação de mestrado. São Paulo, 1984. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 54CBC 10