modulação, paginação e cálculo de um edifício em - Início

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
MODULAÇÃO, PAGINAÇÃO E CÁLCULO DE UM EDIFÍCIO
EM ALVENARIA ESTRUTURAL
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Eduardo Rizzatti Junior
Santa Maria, RS, Brasil
2015
MODULAÇÃO , PAGINAÇÃO E CÁLCULO DE UM EDIFICIO
EM ALVENARIA ESTRUTURAL
Eduardo Rizzatti Junior
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em
Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), como
requisito parcial para obtenção do grau de
Engenheiro Civil
Orientador: Prof. Dr. Eduardo Rizzatti
Santa Maria, RS, Brasil
2015
Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Civil
A Comissão Examinadora, abaixo assinada,
aprova o Trabalho de Conclusão de Curso
MODULAÇÃO, PAGINAÇÃO E CÁLCULO DE UM EDIFÍCIO EM
ALVENARIA ESTRUTURAL
elaborado por
Eduardo Rizzatti Junior
como requisito parcial para a obtenção do grau de
Engenheiro Civil
Comissão examinadora:
Eduardo Rizzatti, Dr.
(Presidente/Orientador)
Horácio João Isaia (UFSM)
Carlos José MarchesanKümmel Félix (UFSM)
Santa Maria, 13 dejulho de 2015
RESUMO
Trabalho de Conclusão de Curso
Curso de Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Maria
MODULAÇÃO, PAGINAÇÃO E CÁLCULO DE UM EDIFÍCIO EM
ALVENARIA ESTRUTURAL
AUTOR: EDUARDO RIZZATTI JUNIOR
ORIENTADOR: Prof. Dr. EDUARDO RIZZATTI.
Santa Maria, 13 de julho de 2015.
O modo como construímos nossas edificações está em constante evolução, com a
introdução de novas tecnologias, materiais, tipos de mão de obra, etc. Cada vez mais se busca
novas maneiras mais econômicas, rápidas e que possam manter um padrão de qualidade e
aceitação ao usuário pós obra. Foi com este pensamento que essa monografia traz uma
edificação em alvenaria estrutural, que é uma construção rápida e de qualidade, calculada para
análise do comportamento do edifício frente a ação do vento na cidade de Erechim, Rio
Grande do Sul. É feita a analise das principais vantagens e desvantagens desse sistema
construtivo, e como ele se inseriu no mercado. Cada vez mais as construtoras e
incorporadoras buscam mais agilidade na entrega das edificações e os usuários sempre muito
críticos quanto a qualidade das mesmas. Logo, é importante que cada projeto seja bem
planejado e, no caso da alvenaria, é necessário o conhecimento dos principais elementos
pertencentes ao sistema e suas propriedades. Assim, é possível calcular a resistência mínima
para os blocos, afim de que, resistam aos esforços solicitantes de compressão, flexão, tração e
cisalhamento. Através dos resultados obtidos, poderemos analisar se temos ou não paredes
que sofrem tração, se é necessário ou não armar a estrutura.
Palavras-chave: Alvenaria Estrutural; Cálculo; Vento.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Edifício Monadnock..................................................................................................12
Figura 2: Hotel Excalibur. ........................................................................................................13
Figura 3: Muralha da China......................................................................................................13
Figura 4: Pirâmides de Guizé .....................................................................................................1
Figura 5: Farol de Alexandria.....................................................................................................1
Figura 6: Colisseo.....................................................................................................................15
Figura 7: Taj Mahal ..................................................................................................................16
Figura 8: Catedral de Remis .....................................................................................................16
Figura 9: Central Parque Lapa..................................................................................................17
Figura 10: Teatro Municipal de São Paulo...............................................................................18
Figura 11: Classe e resistência à compressão dos blocos (NBR 7171). ...................................30
Figura 12: Blocos cerâmicos estruturais usados na construção civil. ......................................30
Figura 13: Blocos cerâmicos especiais.....................................................................................31
Figura 14: Classe e resistência à compressão dos blocos de concreto (NBR 6136). ...............32
Figura 15: Diferentes tipos de blocos estruturais de concreto..................................................32
Figura 16: Bloco Sílico-calcário...............................................................................................33
Figura 17: Bloco Autoclavado..................................................................................................34
Figura 18: Tipos de argamassa mista e traços. .........................................................................37
Figura 19: Exemplo de grauteamento de vergas e contravergas de portas e janelas................42
Figura 20: Utilização de armaduras em pontos de graute na alvenaria estrutural....................43
Figura 21: Exemplo de mecanismo de prevenção de fissuras no último pavimento................45
Figura 22: exemplo de amarração da última laje......................................................................45
Figura 23: Modulação (planta baixa e 3D) para família 29......................................................47
Figura 24: Modulação (planta baixa e 3D) para a família 39.....................................................1
Figura 25: Planta baixa de uma edificação qualquer..................................................................1
Figura 26: Modulação das paredes delimitadas – 1° e 2° fiadas. .............................................48
Figura 27: Exemplo de paginação da parede............................................................................49
Figura 28: Exemplo de paginação de parede portante no projeto estrutural ............................49
Figura 29: Exemplo de paginação de parede portante no projeto estrutural ............................50
Figura 30: Representação da distribuição da carga da laje nas paredes indicadas e suas áreas
de influência. ............................................................................................................................60
Figura 31: Exemplo da paginação da platibanda......................................................................63
Figura 32: Detalhe da laje superior com a numeração das paredes e suas respectivas áreas de
influência. .................................................................................................................................63
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Características das argamassas de cimento, cal ou mistas........................................35
Tabela 2: Dosagem básica para obras de pequeno vulto, ou seja, blocos de até 6 MPa. .........42
Tabela 3: Modulações mais comuns.........................................................................................46
Tabela 4: Planilha utilizada para calcular o carregamento nas paredes PX, totalizando o seu
carregamento até as vigas de transição, no pilotis....................................................................66
Tabela 5: Planilha utilizada para calcular o carregamento nas paredes PY, totalizando seu
carregamento até as vigas de transição, no pilotis....................................................................67
Tabela 6: Paredes portantes com suas resistências mínimas para prismas e blocos em cada
pavimento. ................................................................................................................................69
Tabela 7: Paredes portantes com suas resistências mínimas para prismas e blocos em cada
pavimento. ................................................................................................................................70
Tabela 8: força horizontal devido ao vento ..............................................................................78
Tabela 9: Força horizontal total................................................................................................80
Tabela 10: Cargas horizontais devido ao vento e desaprumo. .................................................80
Tabela 11: Distribuição da força lateral e momentos fletores acumulados devido ao vento e
desaprumo.................................................................................................................................81
Tabela 12: Tensões de compressão devidas as cargas verticais permanentes e acidentais na
Parede PX12. ............................................................................................................................81
Tabela 13: Tensões de compressão devidas as cargas verticais permanentes e acidentais na
Parede PX25. ............................................................................................................................82
Tabela 14: Tabela de flexo-compressão de borda devidas ao vento e a carga permanente. ....82
Tabela 15: Tabela de flexo-compressão de borda devidas ao vento e a carga permanente. ....82
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação 1: :
Equação 2: :
Equação 3:
Equação 4:
Equação 5:
Equação 6:
Equação 7:
Equação 8:
Equação 9:
Equação 10:
Equação 11:
Equação 12:
.......................................................................................................36
..................................................................................51
......................................................................................................51
.......................................................................................68
............................................................................................................71
.............................................................................................72
...........................................................................................76
..............................................................................................76
..................................................................................................77
................................................................................................77
..........................................................................................................79
.........................................................................................................80
SUMÁRIO
SUMÁRIO _____________________________________________________8
1
INTRODUÇÃO___________________________________________10
1.1
Considerações iniciais____________________________________________________ 10
1.2
1.2.1
Histórico_______________________________________________________________ 11
Histórico no Brasil _______________________________________________________ 17
1.3
1.3.1
1.3.2
Objetivos ______________________________________________________________ 19
Objetivos Gerais _________________________________________________________ 19
Objetivos específicos _____________________________________________________ 19
1.4
Estrutura do trabalho____________________________________________________ 20
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA_______________________________21
2.1
Conceitos ______________________________________________________________ 21
2.2
Normas brasileiras aplicáveis a alvenaria estrutural __________________________ 22
2.3
Termos e definições de valores dimensionais e adimensionais ___________________ 23
2.4
Classificação ___________________________________________________________ 24
2.5
Vantagens e desvantagens ________________________________________________ 25
2.6
Aspectos técnicos e econômicos ____________________________________________ 27
2.7
2.7.1
2.7.2
2.7.3
2.7.4
Componentes da alvenaria________________________________________________ 28
Blocos _________________________________________________________________ 28
Argamassas _____________________________________________________________ 34
Graute _________________________________________________________________ 41
Armaduras______________________________________________________________ 43
2.8
Execução de lajes _______________________________________________________ 43
2.9
Modulação e paginação das paredes portantes _______________________________ 46
2.10
Propriedades mecânicas __________________________________________________ 50
2.10.1
Resistência à compressão da alvenaria______________________________________ 50
2.10.2
Fatores que influenciam a resistência à compressão ___________________________ 52
2.10.3
Resistência à tração da alvenaria __________________________________________ 53
2.11
Propriedades físicas _____________________________________________________ 53
2.11.1
Absorção de água ______________________________________________________ 53
2.11.2
Dimensões ___________________________________________________________ 54
2.11.3
Retração _____________________________________________________________ 55
2.11.4
Teor de umidade_______________________________________________________ 56
2.11.5
Densidade aparente_____________________________________________________ 56
3
METODOLOGIA _________________________________________57
3.1
3.1.1
3.1.2
Considerações de projeto _________________________________________________ 57
Carregamentos __________________________________________________________ 58
Numeração das paredes ___________________________________________________ 59
3.2
3.2.1
Cálculo da carga vertical nas paredes_______________________________________ 59
Peso próprio das paredes___________________________________________________ 60
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.2.5
3.2.6
3.2.7
3.2.8
3.2.9
Área de influência da laje __________________________________________________ 60
Carregamento permanente da reação da laje ___________________________________ 60
Carregamento acidental da reação da laje______________________________________ 61
Paredes sob a influência da escada ___________________________________________ 61
Total do pavimento _______________________________________________________ 62
Peso próprio das paredes superiores __________________________________________ 62
Ático __________________________________________________________________ 63
Carregamento total nas vigas de transição _____________________________________ 64
3.3
Resultado prisma bloco __________________________________________________ 68
3.4
3.4.1
3.4.2
3.4.3
Considerações preliminares _______________________________________________ 71
Estabilidade local dos elementos (parede ou pilar)_______________________________ 71
Estabilidade global da estrutura _____________________________________________ 71
Seção de parede considerada na resistência ao movimento devido ao vento ___________ 72
3.5
Cargas de vento_________________________________________________________ 74
3.6
Ação equivalente do desaprumo ___________________________________________ 78
3.7
Força horizontal total ____________________________________________________ 79
3.8
Verificação de tração nas paredes portantes _________________________________ 80
3.8.1 Distribuição das forças laterais e momentos fletores acumulados devido ao vento em
cada parede __________________________________________________________________ 80
3.8.2 Tensões de compressão devidas às cargas verticais permanentes e acidentais ______ 81
3.8.3 Tensões de flexo-compressão de borda devidas ao vento e à carga permanente ____ 82
4
RESULTADOS ___________________________________________83
5
CONCLUSÃO ____________________________________________84
6
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ________________________85
7
ANEXOS ________________________________________________87
7.1
Anexo 01 ______________________________________________________________ 87
7.2
Anexo 02 ______________________________________________________________ 87
10
1
1.1
INTRODUÇÃO
Consideraçõesiniciais
O modo como construímos as edificações sempre foi alvo de estudos e teses, afim de
que, se encontre maneiras rápidas, racionais, econômicas e de boa qualidade para nossas
construções. Tonar-se um grande desafio atender a esses requisitos e manter um padrão de
qualidade e aceitação ao usuário pós-obra.
Com a ideia de economia e rapidez na construção, insere-se o sistema de alvenaria
estrutural, que, após um período de recessão e pouca aceitação, atualmente tem sido
largamente empregado.
A alvenaria estrutural, segundo Coelho (1998), há bastante tempo, vem sendo utilizada
na África, na Europa e em outros países. No Brasil, no entanto, só alguns anos atrás este
processo construtivo tem sido aprimorado em sua utilização.
Dentre tantos sistemas construtivos já muito utilizados nos nossos canteiros de obra,
podemos destacar o tradicional concreto armado, alvenarias com tijolos maciços ou blocos
assentados com furos na horizontal, estruturas metálicas, etc.
Nesse contexto, aliado a tradicionais matérias primas e com a ideia de economia e
rapidez na construção, se insere o sistema de alvenaria estrutural.
Devido a alvenaria estrutural ser um sistema racional de construção, logo em seu
surgimento, apareceu como sistema executável principalmente à obras de baixo custo e de
caráter social. Já na atual realidade, este sistema tem se mostrado muito viável à praticamente
todos os padrões construtivos, em todas as classes sociais, e com uma vasta amplitude na sua
aplicação, ganhando hoje até mesmo grandes preferências para utilizar este sistema
construtivo na sua construção.
Por ser atualmente um dos sistemas construtivos mais utilizados na construção civil e
de grande interesse do autor, este trabalho de conclusão de curso irá trazer uma revisão
bibliográfica do histórico da alvenaria, dos seus principais componentes e elementos e suas
propriedades. Além disso, o cálculo de uma edificação em alvenaria estrutural mostrando a
influência do vento sobre a resistência da mesma.
11
1.2
Histórico
A alvenaria é um sistema construtivo muito tradicional, tendo sido utilizado desde o
início da atividade humana de executar estruturas para os mais variados fins, isto é, o emprego
de paredes resistentes de alvenaria na estrutura suporte de edifícios não se constitui em uma
inovação tecnológica recente.
A alvenaria estrutural tem suas origens na Pré-História, sendo um dos mais antigos
sistemas de construção da humanidade. Segundo Duarte (1999), as edificações em alvenaria
estão entre as construções que têm maior aceitação, não somente hoje, como também nas
civilizações antigas.
Até o inicio do século XX a alvenaria era o mais utilizado, seguro e durável material
estrutural e o único aceito na estruturação de edificações de grande porte. Como exemplos,
podemos citar diversas obras da antiguidade que resistiram ao tempo e são consideradas hoje
monumentos de grande importância histórica.
Com o advento do concreto e aço estrutural, no final do século XIX, e a possibilidade
de construir estruturas esbeltas e com grande altura, o uso da alvenaria sofreu um grande
declínio (RIZZATTI, 2003). Como as pesquisas na área também eram raras, as estruturas em
alvenaria estrutural acabaram se resumindo a pequenas edificações.
Em meados do século XX, com a necessidade do mercado em buscar novas técnicas
alternativas de construção, a alvenaria foi, por assim dizer, redescoberta. Foram feitas muitas
pesquisas a partir daí e, como resultado destas pesquisas, a grande maioria dos países mais
desenvolvidos como Estados Unidos, Alemanha e Suíça, adotam o processo construtivo em
alvenaria estrutural para a construção de núcleos habitacionais, escolas, hospitais, etc.
Segundo Rizzatti (2003) todas essas pesquisas tiraram da alvenaria a condição de ser
um método artesanal e dispendioso e foram estabelecidas normas de cálculo, incluindo dados
fundamentais ao projeto, como resistência de paredes considerando a esbeltez e a
excentricidade de carregamentos.
Portanto, somente a partir do século XX a alvenaria tem sido utilizada baseada em
métodos racionais de dimensionamento, possibilitando com isso obter as vantagens do
método construtivo.
Todas as estruturas construídas até o início do século passado foram dimensionadas
empiricamente, embora alguns sábios já criavam algumas teorias para explicar aspectos
12
isolados. Através de regras práticas empíricas, passando de geração a geração, definia-se a
espessura adequada da parede para a construção a que se destinava. Um exemplo de regra
prática para edifícios: “A espessura mínima da parede com tijolos maciços deve ser de 30 cm
para uma edificação de um pavimento, e deve-se tornar 10 cm a espessura para cada andar
adicional”. Os conhecimentos então existentes levava à construção de edificações de paredes
com espessuras excessivas, como no caso do edifico Monadnock que foi construído com 16
pavimentos e 65m de altura (conforme figura 1), em Chicago, entre 1889 e 1891, onde as
paredes da base possuíam espessura de 1,83m. Esta construção foi considerada como limite
dimensional máximo para estruturas de alvenaria dimensionadas pelos métodos empíricos. Se
o dimensionamento fosse realizado com os métodos atuais, a espessura das paredes resistentes
seriam de 30cm, empregando-se os mesmos materiais que os de 1890.
Atualmente, segundo Ramalho e Corrêa (2003 apudAMRHEIN 1998), o edifico mais
alto em alvenaria estrutural é o Hotel Excalibur (Figura 2), em Las Vegas, EUA. Formado por
quatro torres principais, com 28 pavimentos. Trata-se de uma magnífica construção executada
em alvenaria armada de blocos de concreto.
Figura 1: Edifício Monadnock.
Fonte: google.com
13
Figura 2: Hotel Excalibur.
Fonte: google.com
Exemplos de obras da antiguidade em alvenaria estrutural que resistiram ao tempo e
são consideradas hoje monumentos de grande importância histórica:
• A Muralha da China (Figura 03) é uma impressionante estrutura de arquitetura militar
construída durante a China Imperial, por volta de 201 antes de Cristo. Possui diversos
materiais em sua construção, com blocos de pedra de calcário em algumas regiões, em
outras granito ou tijolos. Possuia aproximadamente 7,5 metros de altura e 3000
quilômetros de extensão;
Figura 3: Muralha da China
• As pirâmides Quéops, Quéfren e Miquerinos, chamadas pirâmides de Guizé (Figura
04), foram construídas em blocos de pedra que datam de aproximadamente 2600 anos
14
antes de Cristo. A Grande Pirâmide, túmulo do faraó Queóps, mede 147 m de altura e
sua base é um quadrado de 230 m de lado. Em sua construção foram utilizados
aproximadamente 2,3
milhões de blocos, com peso
médio
de 25 kN.
Por essas características, as pirâmides de Guizé são consideradas grandes monumentos
da antiguidade, símbolos da capacidade dos faraós de mobilizarem verdadeiros
exércitos de trabalhadores durante longos períodos. Entretanto, do ponto de vista
estrutural, as pirâmides não apresentavam nenhuma inovação, sendo construídas
através da colocação de blocos uns sobre outros, de maneira a produzirem a forma
piramidal que as caracterizam.
Figura 4: Pirâmides de Guizé
Fonte: Google.com
• O Farol de Alexandria (Figura 05) construído em uma das ilhas em frente ao porto de
Alexandria, Faros, em 280 antes de Cristo, é o mais famoso e antigo farol de
orientação. Construído em mármore branco, com 134 m de altura, possuía um
engenhoso sistema de iluminação, baseado em um jogo de espelhos.
Do ponto de vista estrutural tratava-se de uma obra marcante, com altura equivalente a
um prédio de 45 pavimentos. Infelizmente, foi destruído por um terremoto no século
XIV, restando apenas as suas fundações como um testemunho de sua grandeza.
15
Figura 5: Farol de Alexandria
Fonte: Google.com
• O Coliseu (Figura 06) foi elaborado em 70 depois de Cristo para receber 50 mil
pessoas. Possuía 500 metros de diâmetro e 50 metros de altura e é o principal exemplo
de teatro romano. Possuía 80 portais, de forma que todas as pessoas que estivessem
assistindo aos espetáculos lá realizados pudessem entrar e sair com grande rapidez.
Outra característica interessante, agora quanto ao aspecto estrutural, é que os teatros
romanos, ao contrário dos teatros gregos que se aproveitavam de desníveis naturais
dos terrenos apropriados, eram suportados por pórticos formados por pilares e arcos.
Essa característica estrutural lhes conferia uma maior liberdade em termos de
localização, podendo estar situados até mesmo nos centros de grandes cidades.
Figura 6: Coliseu.
Fonte: Google.com
16
• O Taj Mahal (Figura 07), uma das Novas Sete Maravilhas do Mundo Atual, é
conhecido como a maior prova de amor do mundo. Foi feita entre 1630 e 1652 depois
de Cristo, possui aproximadamente 60 metros de altura e o principal material utilizado
foram blocos de mármore branco;
Figura 7: Taj Mahal
Fonte: Google.com
• A Catedral de Reims (Figura 08) é uma das mais antigas catedrais francesas em estilo
gótico. Foi construída entre 1211 e 1300 depois de Cristo e possui aproximadamente
127 metros de altura. Sua largura era de 13 metros e altura de 35 metros (equivalente à
um prédio de doze andares);
Figura 8: Catedral de Remis
17
Fonte: Google.com
1.2.1 Histórico no Brasil
No Brasil, a alvenaria estrutural iniciou no período colonial, com a utilização da pedra
e tijolo de barro cru. No período imperial, seu início se deve pelo uso do tijolo de barro
cozido, a partir de 1850, propiciando construções com maiores vãos e mais resistentes a
intempéries. Ao final do século XIX, a precisão dimensional dos tijolos possibilitou com que
tornasse notória a necessidade de racionalização e uma demanda para industrialização do
produto.
Apesar das características socioeconômicas brasileiras serem favoráveis para o pleno
desenvolvimento da alvenaria estrutural, pouco tem sido feito em termos de pesquisas, sendo
que os estudos tiveram origem em São Paulo no fim na década de 60 e em Porto Alegre nos
anos 80.
Segundo Franco (1992), os primeiros edifícios em alvenaria estrutural foram
construídos utilizando blocos de concreto em São Paulo, no ano de 1966, localizados no
bairro da Lapa. Possuíam 4 pavimentos e foram executados com blocos de concreto de 19
centímetros de largura. Em 1972 foram erguidos mais 4 edifícios, de 12 andares e cálculo
norte-americano, o Central Parque Lapa (Figura 09), no mesmo conjunto habitacional.
Figura 9: Central Parque Lapa.
Fonte: Google.com
Outra grande obra a ser destacada, pela construção em alvenaria estrutural no país, é a
do Teatro Municipal de São Paulo (Figura 10).
18
Figura 10: Teatro Municipal de São Paulo.
Fonte: Google.com
Segundo Araújo (1995), estimam-se que tenham sido construídos no Brasil, entre 1964
e 1976, mais de dois milhões de unidades habitacionais em alvenaria estrutural. Porém, os
resultados não eram os almejados quanto à qualidade e a durabilidade do produto, tornando-se
necessárias pesquisas para eliminar as dúvidas existentes com relação a esse tipo de
construção.
Devido a forma de implantação da alvenaria estrutural no país, Rosso (1994) relata
surgimento de um preconceito ou mito em torno da alvenaria estrutural, associando-se a
habitações populares e edifícios de poucos pavimentos. Franco (1992) afirma que outro
fatores contribuíram para denegrir a imagem do sistema construtivo inovador. Entre eles,
destaca a ocorrência de inúmeras patologias nas edificações, consequência do não
desenvolvimento de uma metodologia científica que embasasse os aspectos técnicos.
A alvenaria estrutural não armada foi introduzida no Brasil somente em 1977, na
construção de um edifício de nove pavimentos em blocos de sílico-calcário, cidade São Paulo.
Na década de 80, houve a introdução dos blocos cerâmicos na alvenaria estrutural.
Devido ao crescente número de pesquisas na área desde a década de 70, hoje, a
alvenaria estrutural não se restringe somente á construções populares, mas sim a diversos
tipos e níveis econômicos. Atualmente desponta como uma alternativa técnica e
economicamente viável para o grande déficit habitacional existente no Brasil. Nas últimas três
décadas o uso da alvenaria estrutural aumentou muito no pais.
A partir da década de 90 houve uma crescente conscientização de que poderíamos
aperfeiçoar a alvenaria estrutural no sentido de minimizar as suas patologias, aperfeiçoar as
19
técnicas construtivas e o cálculo estrutural, buscando conseguir um perfeito resultado final
para a obra com a tradicional redução de custos que o sistema alcança.
O aumento do uso da alvenaria estrutural, obrigou o desenvolvimento da NBR 15812,
atualizada no ano de 2010.
Dentro do sistema de alvenaria estrutural, a alvenaria não armada de blocos vazados
de concreto parece ser um dos mais promissores, tanto pela economia proporcionada como
pelo número de fornecedores existentes. Sua utilização é mais indicada em edificações
residenciais de padrão baixo ou médio com até 12 pavimentos. Nesses casos utilizam-se
paredes com espessura de 14 cm e a resistência de bloco normalmente necessária é de 1 MPa
vezes o número de pavimentos acima do nível considerado.
Entretanto, a alvenaria de blocos cerâmicos também ganha força com o
aperfeiçoamento de fornecedores confiáveis para resistências superiores a 10 MPa. Apesar de,
no momento, ser mais utilizada em edificações de poucos pavimentos, pode-se considerar que
dentro de algum tempo os blocos cerâmicos passarão a disputar com os blocos de concreto a
utilização em edifícios de até 10 pavimentos.
Por fim, a alvenaria estrutural encaixou-se no meio técnico brasileiro, atraído pelas
suas vantagens, sendo a principal delas a redução do custo de até 30%. O sistema tem
experimentado um grande impulso devido a estabilização da economia e o número crescente
de empresas que passa a utilizar esse modo construtivo tem acelerado as pesquisas e
utilização de novos materiais.
1.3
Objetivos
1.3.1 Objetivos Gerais
Este trabalho tem como objetivo apresentar a o sistema construtivo em Alvenaria
Estrutural, desde seu histórico no Brasil até seus elementos construtivos, etapas de projeto, e
enfim, o cálculo de um edifício de 3 pavimentos e a influência do vento sobre a mesma.
1.3.2 Objetivos específicos
(1) Apresentar um histórico da alvenaria estrutural no Brasil.
20
(2) Estudar os principais tipos de blocos existentes hoje no mercado e os mais utilizados no
Brasil.
(3) Apresentar um estudo sobre as propriedades mecânicas e físicas dos blocos, analisando o
seu comportamento na edificação.
(4) Apresentar etapas de projeto para o cálculo de uma edificação em alvenaria estrutural.
Desde a modulação da 1° e 2° fiada, paginação das paredes, até o cálculo das resistências dos
prismas e dos blocos.
(5) Verificar a influência do vento na edificação.
1.4
Estrutura do trabalho
O trabalho está dividido em 6 capítulos principais e referências bibliográficas.
O capítulo 1 faz introdução sobre alvenaria estrutural, mostra a organização do
trabalho e traz o objetivo do mesmo.
O capítulo 2 apresenta a fundamentação teórica sobre alvenaria estrutural. Nele está
exposto suas principais propriedades e componentes, tipos de blocos, argamassa, lajes,
paginação, modulação da alvenaria e propriedades mecânicas e físicas da alvenaria.
O capítulo 3 apresenta a metodologia utilizada no trabalho.
O capitulo 4 mostra os resultados obtidos.
O capitulo 5 conclui o trabalho.
O capitulo 6 mostra a referência bibliográfica citada no texto e encerra o trabalho.
21
2
2.1
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Conceitos
Para iniciarmos o estudo sobre os elementos pertencentes ao sistema construtivo em
alvenaria estrutural, abaixo estão citados e explicados alguns conceitos importantes para o
entendimento do assunto desta monografia.
Alvenaria: Pode ser definida como um componente constituído por blocos o tijolos
unidos ou não entre si por juntas de argamassa, formando um conjunto rígido e coeso.
Alvenaria estrutural: Alvenaria com função estrutural
Pilar: elemento cuja maior dimensão da seção transversal não excede cinco vezes a
menor dimensão.
Parede: elemento cuja dimensão da seção transversal excede cinco vezes a menor
dimensão.
Parede estrutural: toda parede admitida como participante da estrutura (serve de
apoio às lajes e a outros elementos da construção).
Parede de contraventamento: Parede resistente que além de resistir as ações
verticais, tem por função resistir às ações horizontais, segundo seu plano, sejam da ação do
vento, de desaprumo da estrutura ou sísmicas, conferindo rigidez necessária a estrutura.
Parede de vedação ou não estrutural: parede para resistir somente o seu peso
próprio e desempenhar as funções de vedação. Não admitida como participante da estrutura
(apoia e impõem um carregamento às lajes ou a outro elemento da estrutura).
Alvenaria estrutural armada: utilizadas armaduras passivas que são consideradas
para resistência dos esforços solicitantes (resistir esforços de tração, absorver tensões de
tração, excentricidades e compressão).
Alvenaria estrutural parcialmente armada: recebe armadura de aço por
necessidades construtivas.
Alvenaria estrutural protendida: alvenaria na qual são utilizadas armaduras ativas
impondo uma pré-compressão antes do carregamento.
Viga: elemento estrutural utilizado sobre vãos maiores de 1,20 metros, dimensionado
para suportar cargas verticais, transmitindo-as para pilares ou paredes.
22
Verga: elemento estrutural colocado sobre os vãos de aberturas com a finalidade de
transmitir as ações verticais para as paredes adjacentes.
Contraverga: elemento estrutural colocado sob vãos de aberturas; tem por finalidade
resistir a tensões concentradas nos cantos da abertura, usualmente composta de uma canaleta
grauteada e armada.
Cinta: elemento estrutural apoiado continuamente na parede, ligado ou não às lajes,
vergas ou contravergas, usualmente composta de uma canaleta grauteada e armada; tem por
finalidade distribuir cargas continuamente apoiadas sobre a parede, ou aumentar a resistência
da parede para ação fora do plano da parede ou na direção horizontal do plano da parede.
Geralmente é composta por uma fiada de canaletas armadas.
Coxim:elemento estrutural não continuo, apoiado na parede para distribuir cargas
concentradas, normalmente composto de canaleta grauteada ou peça de concreto armado.
Enrijecedor: elemento usualmente de alvenaria, vinculado a uma parede estrutural
com a finalidade de produzir um enrijecimento na direção perpendicular ao plano; geralmente
utilizado quando a parede esta sujeita à ação lateral fora de seu plano ou em paredes altas.
Diafragma: elemento estrutural laminar admitido como rígido em seu próprio plano,
sendo normalmente a laje de concreto armado que distribui as ações horizontais para as
paredes.
2.2
Normas brasileiras aplicáveis a alvenaria estrutural
O projeto e execução de obras em alvenaria estrutural de blocos cerâmicos e a
especificação e o controle dos componentes da alvenaria são padronizados pelas prescrições
das seguintes normas da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.
•
Componentes Cerâmicos – Parte 1 – Blocos cerâmicos para alvenaria de
vedação – Terminologia e requisitos – NBR 15270-1. Rio de Janeiro, 2005.
•
Componentes Cerâmicos – Parte 2 – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural
– Terminologia e requisitos – NBR 15270-2. Rio de Janeiro, 2005.
•
Componentes Cerâmicos – Parte 3 – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural
e de vedação – Método de ensaio – NBR 15270-3. Rio de Janeiro, 2005
•
Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Preparo da
mistura e determinação do índice de consistência – NBR 13276. Rio de Janeiro, 2005.
23
•
Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos –
Determinação da retenção de água – NBR 13277. Rio de Janeiro, 2005.
•
Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos –
Determinação da densidade da massa e do teor de ar incorporado – NBR 13278. Rio de
Janeiro, 2005.
•
Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos –
Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão – NBR 13279. Rio de Janeiro,
2005.
•
Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos -Determinação
da densidade de massa aparente no estado endurecido – NBR 13280. Rio de Janeiro, 2005.
•
Ensaio à compressão de corpos de prova cilíndricos de concreto – NBR 5739.
Rio de Janeiro, 2007.
•
Paredes de alvenaria estrutural – Determinação da resistência ao cisalhamento
– NBR 14321. Rio de Janeiro, 1999.
•
Paredes de alvenaria estrutural – Verificação da resistência à flexão simples ou
à flexocompressão. Rio de Janeiro, 1999.
•
Paredes de alvenaria estrutural – Ensaio à compressão simples – NBR 8949.
Rio de Janeiro, 1985.
•
Alvenaria estrutural – Blocos cerâmicos Parte 1: Projetos – NBR 15812-1. Rio
de Janeiro, 2010.
•
Alvenaria estrutural – Blocos cerâmicos Parte 2: Execução e controle de obras
– NBR 15812-2. Rio de Janeiro, 2010.
2.3
Termos e definições de valores dimensionais e adimensionais
Abaixo estão definidas algumas propriedades e definições de elementos da alvenaria
estrutural:
Área bruta: área de um componente (bloco) ou elemento (parede), considerando-se as
suas dimensões externas, desprezando-se a existência dos vazios.
Líquida: área de um componente (bloco) ou elemento (parede), considerando-se as
suas dimensões externas, descontada a existência dos vazios.
24
Efetiva: área de um elemento (parede), considerando-se apenas a região sobra a qual a
argamassa de assentamento é distribuída, desconsiderando os vazios.
Coeficiente de Poisson: o valor absoluto da relação entre a deformação especifica
transversal e a deformação especifica longitudinal.
Deformação específica: é uma grandeza adimensional do valor limite que expressa a
variação de comprimento da base de medida de um corpo de prova em relação ao seu
comprimento inicial.
Excentricidade: distância entre o eixo de um elemento estrutural e a resultante de
uma ação que possa estar sendo atuada sobre ele.
Fator de eficiência: Definido como a relação entre a resistência a compressão axial da
parede ou prisma.
Modulo de elasticidade: definido como o coeficiente de proporcionalidade entre
tensão e deformação, sob um carregamento.
Planeza das faces ou flecha: concavidades ou convexidades, presentes nas faces dos
blocos.
Ranhura: Frisos na superfície das paredes externas ou dos septos.
Rebarba: Material remanescente da execução de corte do bloco, facilmente
removível.
Resistência à compressão axial da alvenaria: valor limite da capacidade da
alvenaria suportar cargas verticais aplicadas ao longo do seu plano axial longitudinal.
Septo: elemento laminar que divide os vazados do bloco.
Variação adimensional: diferença de valores dimensionais de fabricação para com os
obtidos efetivamente pelas medições individuais em norma.
Prisma: corpo de prova obtido pela superposição de blocos unidos por junta de
argamassa, grauteados ou não, a ser ensaiado à compressão. Oferece informação básica sobre
resistência à compressão da alvenaria e é o principal parâmetro para projeto e controle de
obra.
2.4
Classificação
O principal conceito estrutural ligado à utilização da alvenaria estrutural é a
transmissão de ações através de tensões de compressão. A alvenaria estrutural é capaz de
resistir ao seu próprio peso e às cargas atuantes sobre a mesma, provenientes de lajes ou
25
coberturas, e de transmitir estas cargas para as fundações, geralmente sob uma forma
distribuída.
A alvenaria pode ser classificada quanto ao processo construtivo empregado, quanto
ao tipo de unidades ou ao material utilizado.
Alvenaria estrutural não armada: utiliza paredes de alvenaria não armada, como
estrutura suporte. Os reforços metálicos são colocados apenas em cintas, vergas, contravergas, na amarração entre paredes, nas juntas horizontais com a finalidade de evitar fissuras
localizadas e em grautes construtivos. A alvenaria não armada contém somente armadura de
amarração, desconsiderada na absorção dos esforços. Nessa tipo de obra não são permitidas
tensões de tração, que exigiriam armadura, não sendo portanto, utilizada em edifícios muito
altos, sob ação do vento.
Alvenaria estrutural armada:caracteriza-se por ter os vazados verticais dos blocos
preenchidos com graute envolvendo barras de aço. A obra mais conhecida de alvenaria
estrutural armada é o Teatro Municipal de São Paulo, inaugurado em 1911, já citado
anteriormente.
Alvenaria estrutural parcialmente armada: é o processo construtivo em que alguns
elementos resistentes são projetados como armados e outros como não armados.
Alvenaria estrutural protendida: é o processo construtivo em que existe uma
armadura ativa de aço contida no elemento resistente.
Alvenaria estrutural cerâmica ou de concreto: conforme as unidades sejam de
material cerâmico ou de concreto.
2.5
Vantagens e desvantagens
No sistema convencional de construção, as paredes apenas fecham os vãos entre
pilares e vigas, elementos encarregados de receber o peso da obra. Por outro lado, na
alvenaria estrutural esses elementos são desnecessários, pois as paredes portantes distribuem a
carga uniformemente ao longo dos alicerces.
A alvenaria estrutural deve ser entendida como um sistema em que paredes atuam
simultaneamente como elementos de vedação e estrutural, projetados segundo modelos
matemáticos pré-estabelecidos.
26
Segundo Rizzatti (2003), a vantagem básica do processo da alvenaria estrutural esta no
fato de que o mesmo elemento pode responder por diversas funções, atuando com a
capacidade de resistir as tensões e como divisor de ambientes.
Roman (1999) cita como as maiores vantagens deste método construtivo a economia
que resulta quando comparado com as estruturas de aço ou concreto, além da maior rigidez,
da facilidade de execução e da sua propriedade para uso com grandes variedades funcionais.
Para Franco (1992) este fato resulta em inúmeras vantagens do ponto de vista
construtivo que possibilitam a racionalização desse processo, com todos os benefícios que
isso acarreta. Outro ponto importante é o fato de a alvenaria estrutural permitir facilmente à
incorporação de conceitos de industrialização e racionalização a construção, gerando maior
qualidade.
Em uma estrutura de concreto armado convencional grande parte do custo esta
relacionado às formas e escoras utilizadas na concretagem. Na alvenaria estrutural,
praticamente inexiste o uso de formas, quando existem, se limitam as necessárias para
concretagem das lajes. Além disso, desta forma deixa-se de serem necessários profissionais
como armadores e carpinteiros. Logo, a alvenaria estrutural possui uma economia na sua
execução de 30% em relação ao método tradicional.
Rizzatti (2003) ainda afirma que o material cerâmico apresenta alto grau de proteção
ao fogo, com bom isolamento acústico e térmico, proporcionando boas condições de
qualidade a moradia, o que dá condições de atender a norma de desempenho NBR – 15575:
2013.
Como são furados, os blocos permitem a passagem de ferragens (quando necessárias)
e a de instalações elétricas e hidráulicas, evitando quebras posteriores nas paredes, o que
comprometeria a resistência da estrutura.
Este sistema construtivo permite a redução de acabamentos, face à precisão
dimensional dos blocos utilizados.
Contudo, a alvenaria estrutural pode apresentar limitações como a realização futura de
reformas e mesmo aplicações na construção, ela deve ser executada de forma precisa e não
admite improvisações, o projeto deve ser bastante detalhado e integrado (arquitetônico,
estrutura, hidráulico, elétrico) de forma a sobrar menor número de decisões no canteiro de
obras. Como na alvenaria as paredes fazem parte da estrutura, logo não existe a possibilidade
de adaptações significativas no arranjo arquitetônico. Isso pode levar a sérios problemas, já
que estudos mostram que uma edificação tende a mudar ao longo da sua vida útil, buscando se
27
adaptar as novas necessidades dos seus usuários. Também deve-se ter alguns cuidados como
treinamento da mão de obra e de cuidados extras de fiscalização.
Outro obstáculo diz respeito as restrições construtivas. Não é possível termos grandes
vãos livres o que não favorece a construção de prédios de escritórios ou apartamentos de
altíssimo padrão.
Antigamente também se encontrava dificuldade de achar fornecedores de blocos
normatizados no território nacional. Hoje, com o avanço dos estudos na área e o aumento do
número de construções em alvenaria estrutural, houve uma melhora significativa nesse
quadro.
2.6
Aspectos técnicos e econômicos
Temos, na alvenaria estrutural, um exemplo de medida de economia que é empregar
blocos de cerâmica ou concreto com diversas resistências à compressão, de acordo com a
faixa de andar executada, ou seja, a resistência dos blocos cai à medida que sobrem os
andares.
É importante salientar que a utilização de blocos com diferentes resistências é apenas
uma entre várias formas de economizar com alvenaria estrutural. Os maiores ganhos do
sistema estão relacionados com a racionalização oferecida ao construtor já citados
anteriormente.
Outro ponto da alvenaria estrutural é que podemos tornar ela mais versátil apesar de
sua característica modular. Contrariando o senso comum, um prédio que adota esse sistema
construtivo pode contar com subsolo e térreo com hall de entrada, salão de festas e outros
equipamentos importantes para uma construção de médio ou alto padrão. Isso se torna
possível pelo uso de uma laje de transição em concreto armado no primeiro pavimento,
também conhecido como Pilotis. Este é capaz de absorver as cargas das paredes e transferir
até as fundações da edificação. Tem-se, assim, um edifício misto: da laje de transição para
cima, alvenaria estrutural; dela para baixo, uma estrutural convencional.
Com o avanço técnico dos cálculos e componentes, os limites do desenho
arquitetônico diminuíram e as mudanças de layout tornaram-se mais viáveis.
28
2.7
Componentes da alvenaria
As propriedades de uma parede dependem da composição dos materiais constituintes:
blocos, argamassa, graute e armadura. Os componentes básicos da alvenaria devem apresentar
características mínimas de desempenho, conformidade com as especificações de norma e
propriedades que possibilitem o cumprimento de requisitos requeridos.
2.7.1 Blocos
Os blocos representam de 80 a 95% do volume da alvenaria, sendo determinantes de
grande parte das características da parede: resistência à compressão, estabilidade e precisão
dimensional, resistência ao fogo e à penetração de chuvas, isolamento térmico, acústico e
estética. Em conjunto com a argamassa, os blocos também são determinantes para a
resistência ao cisalhamento e à tração e para a durabilidade da obra. São, portanto, as
unidades fundamentais da alvenaria.
A principal propriedade de um bloco é a sua resistência característica à compressão,
referida sempre à área bruta do bloco. Essa é fundamental para a resistência da parede, sendo
o material do bloco e a sua resistência fatores predominantes na resistência à compressão de
uma parede. Ainda que as outras características sejam também de fundamental importância, a
qualidade de um bloco é, na maioria das vezes, medida pela sua resistência à compressão.
São considerados maciços aqueles que possuem índice de vazios de no máximo 25%
da área total. Se os vazios excederem esse limite, a unidade é classificada como vazada.
Já quanto a aplicação, os blocos podem ser classificados de vedação e estruturais.
Os blocos de vedação recebem apenas o peso próprio e pequenas cargas de ocupação.
Já os blocos estruturais além exercerem a função de vedação, tem a finalidade de resistir aos
esforços da estrutura. São destinados as paredes que constituíram a estrutura resistente da
edificação.
Segundo Rizzatti (2003 apud GROHMAN, 2006,p. 27), as propriedades físicas dos
blocos são afetadas pela composição de sua matéria prima usada e pelo seu método de
fabricação.
A escolha do tipo de bloco depende da altura da edificação, existência de fornecedores
locais, custo, tradição da construtora entre outros.
29
2.7.1.1 Blocos cerâmicos
Segundo Rizzatti (2003 apud SANTOS, 2008, p. 26) o material predominante dos
blocos cerâmicos é basicamente constituído de argila, composta de silíca, silicato de alumínio
e quantidades distintas de óxidos ferrosos, podendo ser calcária ou não. Se composta por
calcária, quando cozida, resulta em um bloco amarelado. Já a não calcária, possui 2% a 10%
de óxido de ferro e feldspato e resulta em um bloco com uma gama de tonalidade
avermelhada diretamente ligada a quantidade do óxido de ferro presente na fabricação do
bloco.
A ABNT NBR 15270 – 2 (2005) afirma que “ O bloco cerâmico estrutural deve ser
fabricado por conformação plástica de matéria-prima argilosa contendo ou não aditivos, e
queimada em elevadas temperaturas.”
Os blocos cerâmicos devem ter resistência mínima de 3,0 MPa, sendo recomendável a
utilização de blocos mais resistentes (10 MPa) para o caso de alvenarias aparentes. O bloco
estrutural cerâmico mais comum, encontrado no mercado atual, é o de 6 MPa, sendo poucos
os fabricantes que conseguem produzir blocos de maior resistência.
Na região sudeste do Brasil, os blocos cerâmicos são os mais utilizados em edifícios
baixos, até 7 pavimentos. É possível utiliza-los em prédios de 8 a 10 pavimentos, porém a
necessidade de grauteamento será maior. Na região Sul existem casos de utilização em
edifícios de até 14 pavimentos.
A NBR 7171, de novembro de 1994, defini a diferença entre bloco e tijolo. O tijolo
possui todas as faces plenas de matéria, enquanto o bloco possui furos prismáticos e/ou
cilíndricos perpendiculares às faces que os contém.
Quanto ao aspecto, é bom o bloco cerâmico apresentar boas característica visuais para
melhor desempenho estrutural e estético. As falhas visualmente perceptíveis, que têm reflexos
na capacidade de resistência da parede, são quebras, trincamentos e deformações. Do ponto de
vista estético podem-se citar a integridade das arestas e vértices, a textura da superfície, a cor
etc.
Em relação à sua dimensão, quanto mais uniforme for o bloco, melhor será a sua
qualidade deles e mais fácil o trabalho do operário. A homogeneidade das dimensões torna-se
ainda mais importante na medida que se utiliza, cada vez mais, a modulação da alvenaria
como forma de eliminar desperdícios com quebras.
A resistência a compressão é a principal característica do bloco cerâmico para o uso
em alvenaria estrutural. Ela deve atender requisitos mínimos específicos na norma, assim
30
como as exigências do projeto estrutural. Para alvenaria estrutural, não são aceitáveis blocos
com resistência menor que 4 MPa.
Figura 11: Classe e resistência à compressão dos blocos (NBR 7171).
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
Figura 12: Blocos cerâmicos estruturais usados na construção civil.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
31
Figura 13: Blocos cerâmicos especiais.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
A utilização dos blocos cerâmicos é limitada pela resistência da parede, conseguindose no estado de São Paulo, a construção de até 10 pavimentos; seu uso é mais comum em
edifícios até 5 pavimentos; tem vantagem de ser mais leve, o que diminui a carga na fundação
e aumenta a produtividade.
2.7.1.2 Blocos de Concreto
Os blocos de concreto são unidades de alvenaria fabricadas a partir de uma mistura de
cimento, agregados (areia e brita) e água. A mistura é introduzida em máquina de moldar,
onde, em uma combinação de pressão e vibração, são produzidos os blocos.
Acura destes é produzida comumente com algum tipo de aquecimento, no intuito de
acelerá-la. Os processos de fabricação e cura dos blocos devem assegurar a obtenção de um
concreto suficientemente compacto (slump = zero) e homogêneo.
São fabricados vários tipos e tamanhos de blocos, com diferentes funções, os quais
seguem as modulações de 15 cm ou de 20 cm, conforme a malha modular definida no projeto.
Largamente utilizado no Brasil, esse tipo de bloco tem a seu favor o fato de possuir
vários fornecedores. Além disso, possui boa resistência a compressão – o mínimo exigido
pelas normas é 4,5 MPa, mas alguns fabricantes chegam a produzir blocos com mais de 16
MPa. No entanto, é mais pesado e não possui o mesmo isolamento térmico da cerâmica, por
32
exemplo. O recorde brasileiro no número de pavimentos para alvenaria estrutural que
emprega blocos de concreto é de 24.
Quanto ao uso dos blocos de concreto, a NBR 6136 divide-o em duas classes: classe
AE e classe BE. A classe AE compreende os blocos aparentes. Esses blocos podem ser usados
nas paredes internas ou externas, sem a necessidade de serem revestidos com argamassa. Os
blocos da classe BE não poderão ser usados em fachadas caso não forem revestidos com
argamassa.
Quanto à resistência à compressão, aspecto e dimensões, os blocos de concreto devem
atender as mesmas exigências que os blocos de cerâmica.
Figura 14: Classe e resistência à compressão dos blocos de concreto (NBR 6136).
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
Figura 15: Diferentes tipos de blocos estruturais de concreto.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
33
2.7.1.3 Bloco Sílico-calcário
Bloco pouco utilizado nas obras de alvenaria estrutural devido a sua fabricação ser
feita em apenas algumas regiões do pais, é feito em autoclave. Através da prensagem e cura
por vapor e alta pressão de areia quartzosa e cal, resulta em um material com porosidade
baixa, compacto, com bom acabamento superficial e podendo ser encontrado com várias
resistências.
Figura 16: Bloco Sílico-calcário.
Fonte: Google.com
2.7.1.4 Bloco de concreto celular autoclavado
Mesmo sendo um bloco estrutural maciço e leve, o autoclavadoé, dos blocos
disponíveis no Brasil, o menos utilizado. Por ser maciço só pode ser empregado em obras de
alvenaria não armada.
Sua resistência à compressão chega no máximo até 6 MPa, o que o torna competitivo
em prédios de até 4 pavimentos e impossibilitado de ser usado em prédios altos.
Apresenta bom isolamento acústico, térmico e resistência ao fogo.
34
Figura 17: Bloco Autoclavado.
Fonte: Google.com
2.7.2 Argamassas
Na alvenaria estrutural, a argamassa tem função de ligação entre blocos,
uniformizando os apoios entre eles. O conjunto bloco mais argamassa forma um elemento
misto chamado alvenaria, que deve ser capaz de suportar diferentes carregamentos e
condições ambientais.
A argamassa tem função de transmitir todas as ações verticais e horizontais atuantes
de forma a solidarizar as unidades, criando uma estrutura única. Além disso, ainda absorve
pequenas deformações e previne a entrada de vento e de água na edificação.
Tradicionalmente, a argamassa para assentamento é composta de cimento, cal e areia.
Existem também argamassas só de cal ou só de cimento (mais areia), cada uma com suas
vantagens e desvantagens. Argamassas mais fortes (só de cimento e areia) não são
recomendadas, pois são muito rígidas e têm baixa capacidade de absorver deformações.
Qualquer pequena deformação em uma junta de argamassa com esse traço resultará em
tensões elevadas e consequente aparecimento de fissuras. Portanto, é um erro pensar que, pelo
fato da alvenaria ser estrutural, deva ser utilizado um traço de argamassa muito forte.
Em contrapartida, argamassas muito fracas (só de cal e areia) têm resistência à
compressão e de aderência muito baixas, prejudicando a resistência da parede.
Para alvenaria estrutural, a utilização de argamassas mista é altamente recomendável
para assentamento. A adição de cal, ainda que leve a uma perda de resistência, proporciona
uma argamassa de melhor trabalhabilidade, melhora a retenção de água e a capacidade de
absorver deformações.
35
CAL + AREIA
CIMENTO +AREIA
- Trabalhabilidade excelente
-Retenção de água excelente
-Resistência cresce lentamente, com
o endurecimento por evaporação da
água, sucção da umidade e contato
com o ar
- Resiliência excelente (capaz de
deformar sem fissuras)
- Resistência maior, adquirida mais
rapidamente (aglomerante hidráulico)
- Trabalhabilidade piora com o
aumento de areia/cimento
- Resiliência pequena (pequenas
deformações causam fissuras)
- Maior retração
- Antieconômica
Não é usada em alvenaria estrutural
Usos em caso excepcionais, com
presença de umidade, meio agressivo
CIMENTO + CAL + AREIA
Quando bem dosados, maximizam as vantagens e minimizam as desvantagens
dos dois tipos de aglomerante. Internacionalmente, é a recomendada para
alvenaria estrutural, sempre respeitando a relação: AGLOMERANTE
(cimento+cal)/AGREGADO (areia) =3
Tabela 1: Características das argamassas de cimento, cal ou mistas.
As principais funções da argamassa de assentamento são:
•
Unir os blocos, distribuindo as cargas por toda a área dos blocos.
•
Compensar imperfeições e variações dimensionais dos blocos e vedar a parede,
protegendo-a da água e outros agentes agressivos
•
Absorver as deformações naturais a que a parede é submetida, como variações
devido a gradiente térmico, retração por secagem, a pequenos recalques, sendo importante que
a resiliência seja boa, isto é, a argamassa deve ser capaz e absorver essas deformações sem se
romper.
•
Contribuir para a resistência da parede. A resistência da argamassa é de
fundamental importância na resistência ao cisalhamento (que se consegue com boa aderência)
e importância secundária na resistência à compressão das paredes.
As argamassas possuem dois estados bem distintos: plástico e endurecido. As
principais características da argamassa no estado plástico são a trabalhabilidade e a
capacidade de retenção de água. No estado endurecido, são a aderência, resiliência, resistência
à compressão e retração.
A utilização inadequada da argamassa é a causa de diversas patologias.
36
A argamassa não necessita ter a mesma resistência do bloco. Como possui pequena
espessura (aproximadamente 1 centímetro), os blocos comprimem exercendo um
confinamento na mesma, aumentando sua capacidade resistiva. Desta forma a resistência à
compressão da argamassa em ensaio pode ser até 50% da resistência à compressão do bloco,
sem alterar significativamente a resistência da parede.
É aconselhável adotar o seguinte valor de resistência à compressão da argamassa de
assentamento:
Equação 1:
A espessura recomendada das juntas é de 1 centímetro. Juntas maiores implicam no
enfraquecimento da estrutura. Juntas menores de 1 centímetro tornam a estrutura muito rígida,
favorecendo o aparecimento das fissuras.
2.7.2.1 Argamassa de cimento
Argamassa constituída de cimento Portland e areia e adquire alta resistência
rapidamente. Apresenta baixa trabalhabilidade em misturar pobres, enquanto que misturas
ricas são antieconômicas e favorecem o aparecimento de fissuras.
2.7.2.2 Argamassa rica
As argamassas são constituídas de cimento, cal e areia. Essas, quando adequadamente
dosadas, apresentam a combinação das vantagens das argamassas de cal e de cimento. A
presença do cimento confere boa resistência à compressão; a cal melhora a trabalhabilidade da
mistura. Por isso, essas argamassas são as mais adequadas para o uso em alvenaria estrutural.
•
Argamassa tipo M é recomendada para alvenaria em contato com o solo, tais
como fundações, muros de arrimo, etc. Possui alta resistência à compressão e excelente
durabilidade.
•
Argamassa tipo S - É recomendada para alvenarias sujeitas a esforços de
flexão. É de boa resistência à compressão e produz boa resistência à tração na interface com a
maioria dos tipos de unidades.
37
•
Argamassa tipo N - É recomendada para uso geral em alvenarias expostas, sem
contato com o solo. É de média resistência à compressão e de boa durabilidade.
•
Argamassa tipo O - Pode ser usada em alvenaria de unidades maciças, cuja
tensão de compressão não ultrapasse 0,70 MPa e não esteja exposta em meio agressivo. É de
baixa resistência à compressão e conveniente para o uso em paredes interiores em geral.
Figura 18: Tipos de argamassa mista e traços.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
2.7.2.3 Argamassa aditivada
Segundo Mohamad (1998), a simples substituição da cal por aditivo incorporador de
ar pode implicar em mudanças significativas nas propriedades mecânicas e físicas das
argamassas, obtendo-se as principais características em resultados experimentais:
•
Diminuição da resistência à compressão das argamassas aditivadas em relação
às de cal;
•
Exsudação, causando enfraquecimento da superfície e a consequente redução
do fator água/cimento;
•
Menor permeabilidade de água, verificado através de ensaio de absorção
capilar e por consequência uma fraca ponte de aderência.
2.7.2.4 Argamassa de assentamento
Pozzobom (2003) alerta que, em detrimento do concreto e argamassas conterem os
mesmos componentes principais, ensina-se, equivocadamente, que a boa prática do concreto é
38
também a boa prática das argamassas. O mesmo autor afirma que nem sempre uma argamassa
mais resistente é a mais indicada. E mais: não há uma relação direta da resistência da
argamassa com a resistência da parede. “Para cada resistência de bloco existe uma resistência
ótima de argamassa. Um aumento dessa resistência não aumentará a resistência da parede”
(POZZOBON, 2003).
Na escolha da argamassa, deve-se observar que não existe um único tipo que seja
melhor para todas as finalidades. A regra básica para a seleção de uma argamassa para um
determinado projeto é: não se deve usar argamassa que tenha resistência à compressão
superior à exigida pelo projeto estrutural, e entre as que sejam compatíveis com as exigências
de desemprenho da obra, deve-se selecionar sempre a mais fraca. As argamassas de alta
resistência concentram os efeitos de recalque de apoios em poucas e grandes fissuras,
enquanto que nas mais fracas, eles são melhores distribuídos.
A argamassa deve ser aplicada em superfícies limpas, sem agregados soltos ou
excessos de água para que possa haver perfeita aderência e união entre argamassa e bloco. O
cordão de argamassa tem que ser do diâmetro tal que após o assentamento do bloco, ocasione
uma junta de espessura de 10 ± 3 milímetros (ASSOCIAÇÃO – NBR 8798, 1985).
Como já mencionado anteriormente, Duarte (1999) enfatiza que a espessura ideal das
juntas horizontais de argamassa deve ser em torno de 1,0 centímetro, admitindo-se aumentos
de 1,5 centímetros. Juntas mais espessas somente conduzem a aumento de custos e reduções
de resistência à compressão da alvenaria, já que aumenta a proporção de argamassa no
volume da parede. A variação desta para menos poderia acarretar, no caso de um problema de
execução, o contato de duas unidades, o que provocaria uma concentração pontual de tensões,
prejudicando a resistência e durabilidade da alvenaria.
Segundo Salhin (1971), citado por Camacho (1995), a cada acréscimo de 3 milímetros
na espessura da junta, a resistência da alvenaria diminui cerca de 15%. Já Mohamed (1998)
comparou resultados com espessuras de 7 e 10 milímetros, chegando a um acréscimo de 34%
de resistência nas de menor espessura. Mesmo com o aumento da resistência, o autor se
baseou nos problemas de transferência de tensões que espessuras menores que 10 milímetros
causam para reafirmar a importância da espessura recomendada.
39
2.7.2.5 Argamassa mista
O primeiro tipo de argamassa a ser utilizada foi a base de Cal, pelos romanos. Com a
descoberta do cimento Portland e a necessidade de obter elementos com maior resistência, a
partir do século XVIII foi substituída a cal pelo cimento.
Como já mencionado anteriormente, cada um desses tipos de argamassa possuem
lados positivos e negativos: a argamassa a base de cal apresenta baixa resistência; a argamassa
a base de cimento baixa trabalhabilidade. Assim, a utilização de argamassas mistas de cal e
cimento reúne as vantagens dos dois tipos anteriores, minimizando suas deficiências.
Para se obter uma alvenaria estável precisamos de uma argamassa resistente, de boa
aderência e durável. De acordo com Costa (1980), a estabilidade da alvenaria depende da
resistência e extensão de aderência, que, por sua vez, dependem da qualidade da argamassa e
da superfície do elemento que compõe a estrutura. Estas duas características caminhavam
inversamente no caso das argamassas.
Nas argamassas mistas, a cal age como um plastificante natural, sendo assim, não há
necessidade do uso de aditivos, que influenciam sensivelmente as demais características da
argamassa. Pode-se afirmar que argamassas ricas em cal possuem melhor comportamento
construtivo, pois tem melhores índices de plasticidade, retenção de água, viscosidade, finura e
também pelo restabelecimento autógeno que a cal hidratada possui (COSTA, 1980). No
entanto, a NBR 8798 (1985) recomenda que a quantidade de cal em volume não pode
ultrapassar 25% da quantidade de cimento.
Ronan (1991) afirma que os engenheiros construtores são se preocupam com a correta
proporcionalidade entre os materiais (areia, cal, cimento e água) utilizados na argamassa,
negligenciando este importante processo para a produção de uma argamassa de qualidade, que
tanto facilita o processo de assentamento da parede, quanto garante estabilidade e
durabilidade.
Em casos onde há predominância de ações laterais sobre as verticais, como arrimos e
reservatórios, deseja-se uma argamassa com mais cimento e menos cal. O mesmo vale para
alvenarias aparentes e enterradas pela questão da durabilidade. Para edifícios comuns, até 6
pavimentos, deseja-se uma boa ponderação de cal e cimento. Argamassas com muita cal só
são utilizadas em alvenarias de vedação.
40
2.7.2.6 Argamassa industrializada
Criadas para dar maior padronização, rapidez e atingir com mais eficiências as
exigências do projeto, as argamassas industrializadas surgiram em 1950. Inicialmente a
argamassa mais procurada foi a argamassa colante para revestimento cerâmico, mas nos
últimos anos, houve um grande desenvolvimento dos demais tipos de argamassa
industrializada, como por exemplo as argamassas usadas no assentamento de blocos
estruturais. Como a alvenaria estrutural tem como uma das principais características a
racionalização e rapidez da execução, esse tipo de argamassa se encaixa perfeitamente.
As argamassas industrializadas são comercializadas pré-misturadas, necessitando
somente a adição de água. Elas são formadas por agregados inertes de granulometria fina,
cimento Portland, aditivos e, em alguns casos, cal hidratada em pequenas proporções. A
quantidade de água que deve ser adicionada é recomendada pelo fabricante.
A argamassa industrializada proporciona à obra uma padronização da argamassa,
melhor eficiência do produto, maior controle do material e velocidade de execução. Essas
vantagens são obtidas devido a adição de aditivos à argamassa, entre os quais, mais
executados são plastificantes, incorporadores de ar e retentores de água.
Assim como vantagens, esses aditivos trazem desvantagens à argamassa. Como
exemplo, podemos citar os incorporadores de ar. Este produto introduz bolhas de ar dentro da
massa, tornando a argamassa mais plástica, diminuindo a quantidade de água necessária e,
consequentemente, diminuindo a relação água/cimento. Isso aumentaria a resistência da
argamassa, contudo estas bolhas aumentam o índice de vazios no material seco, diminuindo a
resistência do mesmo.
Outra desvantagem é que não há uma definição da fluidez em relação ao tempo de
batimento da massa. O efeito do aditivo está diretamente ligado ao tempo de amassamento do
material. Sendo assim, se a massa for batida por pouco tempo, adquire pouca plasticidade e
uma maior resistência final, pois há pouco ar incorporado. Se for batida por muito tempo a
resistência cai bruscamente pela maior inserção de ar. Como nas obras não é possível exercer
um controle rigoroso sobre o tempo de batimento, este fato passa a ser um problema, pois
causa uma grande variação em um mesmo material.
41
2.7.3 Graute
O graute é um concreto ou argamassa com agregados finos e alta plasticidade,
utilizado para preencher vazios dos blocos. É lançado nos furos verticais dos blocos, ou em
canaletas e peças similares, como blocos J e compensadores.
Segundo Ramalho e Côrrea (2003), o graute é definido como um agregado de
pequenas dimensões e relativamente fluido (slump entre 20 e 28 centímetros), eventualmente
necessário para o preenchimento dos vazios dos blocos. Tem como principal função aumentar
a capacidade portante da alvenaria a compressão ou permitir que as tensões de tração que a
alvenaria não conseguiria resistir sozinha, sejam combatidas.
As funções do graute são:
•
Aumentar a resistência em pontos localizados (verga,contraverga, coxim).
•
Aumentar a resistência à compressão de uma parede.
•
Unir eventuais armaduras às paredes (casos onde há portas, janelas e shafts).
O graute é composto de cimento e areia (graute fino), ou de cimento, areia e brita
(graute grosso). Possui alta fluidez, e, por isso, alta relação água/cimento, podendo chegar a
até 0,9. A elevada quantidade de água leva à diminuição da resistência à compressão do
graute, usualmente medida em corpo de prova cilíndrico. Entretanto,deve-se observar que a
resistência do graute lançado dentro do bloco será maior, pois a alta absorção dos blocos,
especialmente para aqueles com alta absorção inicial (AAI) elevados, irá rapidamente retirar
boa parte dessa água, diminuindo a relação água/cimento. Para garantir a fluidez e
plasticidade do graute e também diminuir a retração, é aconselhável a utilização de cal até o
volume máximo de 10% do volume do cimento.
Recomenda-se que a resistência do graute não seja inferior a 15 MPa, sendo esse valor
mínimo obrigatório em pontos com armadura para garantir aderência. Nas obras de maior
vulto, deve-se proceder a dosagem experimental, sendo um indicativo para a resistência do
graute a mesma resistência do bloco considerando a sua área liquida. No caso de blocos
cerâmicos vazados com relação de área bruta e liquida igual a 2,3, a resistência do graute será
igual a 2,3 vezes o
. Recomenda-se aproximar esse valor para as classes de resistência de
concreto, 15, 20, 25MPa e etc. É importante respeitar também um valor máximo para
resistência, sugerindo-se que a resistência do graute não seja superior a 150% à resistência do
bloco na área liquida, exceto para casos graute de 15 MPa.
42
GRAUTE FINO
GRAUTE GROSSO
- 1 saco de cimento
- até 3,5 dm³ de cal
- até 88 dm³ de agregado miúdo
(Dmáx = 4,8 mm).
- até 37 lde água
- 1 saco de cimento
- até 3,5 dm³ de cal
- até 88 dm³ de agregado miúdo
(Dmáx = 4,8 mm)
- até 66 dm³ de agregado graúdo
(Dmáx = 19 mm)
- até 35 l de água
Traço básico para obras de pequeno
vulto: 1:3 a 4 (cimento: areia, volume
seco)
Traço básico para obras de pequeno
vulto: 1:2 a 3:1 a 2
(cimento:areia:brita 0, volume seco).
Tabela 2: Dosagem básica para obras de pequeno vulto, ou seja, blocos de até 6 MPa.
Segundo Parsekian (2010), o aumento da resistência da parede é proporcional ao
aumento da área liquida proporcionada pelo grauteamento. Isso nem sempre ocorre.
Resultados de algumas pesquisas indicam que a eficiência do graute pode variar de 60 a
100%, sendo usualmente maior a eficiência do graute nos casos de blocos de menor
resistência combinados com grautes de maior resistência. Em outras palavras, é de se esperar
um fator de eficiência de 100% para o caso de graute de 15MPa, aplicado em uma alvenaria
de blocos de 3,0 MPa. Porém não se pode ter certeza da mesma eficiência em casos de blocos
de maior resistência, por exemplo, blocos de 10MPa, com graute de 20 MPa. É importante
observar que a especificação de resistência do graute muito superior a do bloco não leva
necessariamente ao aumento da eficiência.
O ideal é que a resistência da parede grauteada seja prevista a partir de resultados de
ensaio de prisma, como especifica a NBR 15812 – 1 (2010).
Figura 19: Exemplo de grauteamento de vergas e contravergas de portas e janelas.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
43
2.7.4 Armaduras
As barras de aço utilizadas nas construções em alvenaria são as mesmas utilizadas nas
estruturas de concreto armado, mas, neste caso, serão sempre envolvidas por graute, para
garantir o trabalho conjunto com o restante dos componentes da alvenaria. Uma exceção é
feita para as armaduras colocadas nas juntas das argamassas de assentamento. Nesse caso, é
importante ressaltar que o diâmetro deve ser de no mínimo 3,8 mm, não ultrapassando a
metade da espessura da junta.
A ferragem é colocada solta, verticalmente nos furos e horizontalmente nas canaletas
dos blocos. Os pontos estabelecidos, assim como, o detalhamento de cada ferro em cada
parede deve estar indicado nas elevações (paginação) das paredes fornecidas pelo projetista
estrutural.
O aço nesse tipo de estrutura acaba tendo sua capacidade pouco aproveitada na
resistência à compressão, pois a tensão usualmente fica limitada a valores bem baixos da
tensão de escoamento do material. Logo, não é muito interessante do ponto de vista da relação
custo-benefício usar deste recurso para aumentar a resistência à compressão.
Figura 20: Utilização de armaduras em pontos de graute na alvenaria estrutural.
Fonte: www.pauluzzi.com.br
2.8
Execução de lajes
No Brasil, em edifícios de alvenaria estrutural de média altura basta que as lajes sejam
ancoradas por atrito e aderência para um desempenho estrutural adequado. Assim, a execução
44
de lajes tem de garantir a solidarização por aderência destas com o conjunto de paredes. Isso
implica uma moldagem no local da totalidade da laje ou de parte dela. O projeto de produção
deve detalhar esta solidarização e a execução deverá respeitar totalmente os detalhes previstos
e também deve detalhar a união da laje de cobertura com as paredes e da técnica executiva
para evitar patologias. São admitidas juntas de movimentação no encontro paredes/lajes,
desde que as juntas tenham total estanqueidade e que o revestimento seja acabado mediante
frisos ou mata-juntas adequados.
As lajes devem ser escoradas e o escoramento mantido sem mudanças de posição por
um determinado período, de acordo com o tipo de laje e o carregamento transitório (peso dos
blocos estocados sobre a laje). As lajes devem ser curadas para evitar deformações excessivas,
seja por carregamento instantâneo, seja por efeito de fluência.
Um dos principais problemas que ocorrem nos edifícios em Alvenaria estrutural é a
fissuração das paredes do último pavimento, devido à movimentação térmica da laje. O
projeto arquitetônico tem importância fundamental na sua prevenção, pois a especificação de
materiais e de detalhes adequados pode minimizar sensivelmente o problema.
Deve-se lembrar de que o ganho de calor na cobertura se opera pelos mecanismos
básicos de condução, convecção e radiação. Assim, dependendo das especificações do
projetista, pode se obter diferentes resultados, como exemplificados abaixo:
•
Se o projetista especificar a pintura branca no telhado de fibrocimento sobre a
laje de cobertura, a absorção de energia solar pelas telhas poderá ser reduzida em, no mínimo,
50%. A emissão de radiação será, então, bastante reduzida.
•
Se o projetista especificar um isolamento térmico por meio de vermiculita,
isopor ou qualquer outro material, estará reduzindo o ganho ou perda de calor da laje por
condução;
•
Se o projetista detalhar um sistema de ventilação da câmara de ar entre a laje e
o telhado, estará reduzindo em muito a temperatura da mesma, o que diminui o ganho de calor
da laje por condução e convecção.
Além de minimizar as movimentações térmicas, o engenheiro poderá ainda prever
detalhes que permitirão a livre movimentação entre a laje e as paredes, sem que esta seja
percebida pelos moradores.
Deve-se lembrar de que, nesse caso, rodaforros ou juntas elásticas devem ser
especificadas na ligação, para que não apareça fissura horizontal entre a parede e o teto.
45
Para se criar a junta de movimentação, várias são as alternativas adotadas
correntemente, tais como a utilização de chapas de PVC entre a fiada de respaldo e a laje de
forro, o que daria uma superfície deslizante, conforme mostra a figura 21, e cria uma junta
elástica.
Importante ressaltar que a solução mais adequada consiste na adoção conjunta de
medidas redutoras da movimentação da laje e da solidariedade dos apoios.
Figura 21: Exemplo de mecanismo de prevenção de fissuras no último pavimento.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
Figura 22: exemplo de amarração da última laje.
Fonte: www.pauluzzi.com.br
46
2.9
Modulação e paginação das paredes portantes
Em um projeto de alvenaria, seja estrutural ou de vedação, não se deve permitir a
quebra de blocos. Para tanto, é necessário que as dimensões arquitetônicas sigam o padrão
modular dos blocos, ou seja, tenham medidas múltiplas da dimensão padrão. Desta forma,
épossível o ajuste perfeito dos blocos na planta de arquitetura.
Escolhida a família de blocos, ainda é possível a utilização de blocos especiais de
ajuste de modulação, por exemplo, blocos de 4 cm, ou a mistura da família de blocos, para se
conseguir dimensões não padrão. Para melhor racionalidade do processo e execução, esse tipo
de solução deve ser evitado, sugerindo-se sua adoção apenas em pontos localizados, como em
vãos de portas.
É muito importante para o processo que os vãos de portas e janelas sejam
perfeitamente resolvidos durante o desenvolvimento do projeto. Normalmente, são escolhidos
vão de janelas de acordo com a família dos blocos adotada. Por exemplo, para a família de
15x30, a dimensão horizontal das janelas deve ser múltipla de 15 cm (60cm, 120cm, 150cm).
Para a família de 15x40, a dimensão horizontal das janelas deve ser múltipla de 20 cm (60cm,
120cm, 180cm). As dimensões verticais (incluindo a altura do peitoril) devem ser múltiplas
de 20 cm.
No caso de portas, isso nem sempre é possível e, nesse caso, pode-se utilizar blocos de
ajuste de 4 cm ou misturar as famílias.
DIMENSÃO
MODULAR
DIMENSÃO
NOMINAL
15X30
14X29
20X40
19X39
15X40
14X39
DIMENSÃO DOS VÃOS (PLANTA DE
ARQUITETURA)
Todos múltiplos de 15 cm.
Todos múltiplos de 20 cm, normalmente utilizados em
galpões ou depósitos, reservatórios, arrimos
Em geral múltiplos de 20 cm, porem é necessário fazer a
modulação, pois podem ocorrer vãos diferentes
Tabela 3: Modulações mais comuns.
Na modulação 15x30, o bloco inteiro tem 14x29 cm, sendo a dimensão modular igual
às dimensões do bloco mais argamassa de 1 cm, ou seja, 15x30 cm. Essa é a modulação mais
recomendada, pois o comprimento modular é igual ao dobro da largura modular, permitindo
uma amarração perfeita entre os blocos. Para modular os cômodos, basta criar uma malha
47
quadricular de 15x15 cm e dispor os blocos sobre essa malha, pois todas as dimensões
horizontais serão múltiplas de 15 cm. Nos encontros de parede, são dispostos blocos com
comprimento modular de 45 cm para permitir a amarração.
A modulação de 15x40 foi a primeira a ser utilizada no Brasil e tem o inconveniente
do comprimento não ser proporcional a largura do bloco. Para ser possível a amarração direta
entre paredes, é necessário a utilização de blocos especiais de 14x34 cm e de 14x44 cm. As
dimensões dos cômodos são, na maior parte, múltiplas de 20 cm, havendo alguns casos em
que as dimensões ficam diminuídas de 5 cm.
É comum a utilização de blocos com 14 centímetros na construção de prédios, exceto
em casos excepcionais de edifícios mais altos e quando há pilares de alvenaria, onde se
utilizam blocos de 19 centímetros.
Figura 23: Modulação (planta baixa e 3D) para família 29.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
Figura 24: Modulação (planta baixa e 3D) para a família 39.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
48
Figura 25: Planta baixa de uma edificação qualquer.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
Figura 26: Modulação das paredes delimitadas – 1° e 2° fiadas.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
A paginação é o detalhamento da parede, uma a uma, onde são representados os
blocos, as janelas (com verga, contra-vergas e fiadas de respaldo), as instalações e todos os
detalhes construtivos. Deverão também ser representados os eletrodutos, as caixas de
passagem, os interruptores e as tubulações hidráulicas. As paginações devem ser providas
pelo projetista arquitetônico para a elaboração do projeto hidráulico e elétrico.
Tanto a primeira fiada como as elevações das paredes devem ser desenhadas em
escalas não inferiores a 1:50. Para facilitar a leitura em obra, recomenda-se que estes
desenhos sejam feitos em escala 1:25.
49
Figura 27: Exemplo de paginação da parede.
Fonte: Gihad Mohamad – Análise de Alvenaria estrutural
As paginações ou elevações devem indicar a posição dos blocos especiais (instalações
elétricas e hidráulicas), locais de descida das prumadas de luz e água, amarração entre as
paredes, detalhamentos sobre a ferragem necessária. Igualmente devem ser mostradas as
posições dos quadros de distribuição das instalações elétricas e sua solução estrutural.
Também devem ser representadas as aberturas (portas e janelas), localizando as vergas,
contra-vergas e/ou blocos canaleta.
Figura 28: Exemplo de paginação de parede portante no projeto estrutural.
50
Figura 29: Exemplo de paginação de parede portante no projeto estrutural.
2.10 Propriedades mecânicas
2.10.1 Resistência à compressão da alvenaria
A resistência a compressão da alvenaria depende em grande escala do tipo de bloco,
em menor escala da mão de obra e em menor escala ainda da argamassa. A máxima carga de
compressão que a parede é capaz de resistir depende da seção transversal (espessura e
comprimento da parede), da esbeltez (relação altura/espessura) e de eventuais excentricidades
de carregamento.
O melhor ensaio para determinar a resistência à compressão da parede é aquele
realizado em escala real, com a parede inteira. Esse procedimento de ensaio é normatizado
pela NBR 8949/1985. Esse não é um ensaio de fácil realização e tem o seu custo. Em
contrapartida, a utilização do ensaio de compressão de blocos apenas como forma de prever a
resistência da parede não é seguro, pois existe uma série de fatores inerentes à interação
bloco-argamassa que interferem na resistência. Assim, o melhor corpo-de-prova para o
controle da resistência é o ensaio de prisma (componente bloco + argamassa).
O ensaio de prisma pode ser realizado com dois blocos e uma junta de argamassa (de
acordo com a NBR 15815-2/2010), ou com três blocos e duas juntas, mais utilizada nos
laboratórios de pesquisa. Sabe-se que, o confinamento da argamassa pelos blocos é
responsável pelo surgimento de tensões de tração na lateral da junta, que acabam por definir a
forma de ruptura do prisma e da parede.
51
A resistência à compressão do bloco é o fator que mais contribui para a resistência
global da alvenaria. Isso se justifica pelo fato de que com o aumento da resistência do bloco,
aumenta ainda mais a diferença entre a resistência do bloco e da argamassa.
Segundo Mohamed (1998) o código europeu Eurocode6, estabelece uma fórmula para
determinar a resistência característica à compressão da alvenaria (Equação 2), que demostra
claramente a influência da resistência do bloco e da argamassa, pois o expoente da resistência
à compressão do bloco é maior que o expoente da resistência da argamassa.
Equação 2: :
Onde:
• K é um coeficiente dependente de
K = 0,4
Para
15 N/mm
Para
•
é a resistência média à compressão da unidade;
•
é a resistência média à compressão da argamassa;
Segundo Hendry (1981), citado por Barbosa (2004), a alvenaria tem resistência
proporcional à raiz quadrada da resistência média do bloco pelo qual foi constituída.
Há outro conceito, representado pela equação 3, que representa a influência da
resistência à compressão dos blocos nos corpos-de-prova. Também chamado de eficiência, é
representado pela razão entre a resistência do corpo-de-prova e a resistência do bloco.
Equação 3:
52
Segundo Ramalho e Corrêa (2003), no Brasil, os valores adotados normalmente para a
eficiência de prismas variam de 0,5 a 0,9 para os blocos de concreto, e 0,7 a relação entre a
resistência dos prismas e da parede.
Ramalho e Corrêa (2003), consideram que a eficiência da alvenaria seja de 0,4 a 0,6
para blocos de concreto de 4,5 e 10 MPa, respectivamente. Ainda observam que estes valores
têm grande variância dependendo da sua forma e material.
Colville e WoldeTinsae (1991), citado por Mendes (1998, p.38) afirmam que a
resistência da alvenaria é proporcional a 66 e 90% da resistência de prismas de dois a três
blocos, respectivamente.
Segundo Parsekian (2010), sempre é bom ter em mente que quanto maior e mais perto
do elemento parede é o corpo-de-prova ensaiado menor será a resistência à compressão obtida
no ensaio, porém mais próximo do real será o resultado. Por exemplo, resultados de ensaios
de resistência à compressão de blocos superiores aos de prismas, que, por sua vez, são
maiores que os de pequenas paredes, maiores também que os de parede de parede inteira.
A correlação prisma/bloco resulta muito diferente para diferentes tipos de blocos. No
caso de blocos cerâmicos, nota-se através de estudos apresentados por Cavalheiro e Gomes
(2002), um valor médio de 0,50, porém com um coeficiente de variação igual a 0,4 (para
menos). Em outras palavras, a relação prisma/bloco vale entre um valor mínimo de 0,3 a um
valor médio de 0,5, com alguns resultados de até 0,6, dependendo muito da uniformidade do
bloco, material e forma. O fabricante do bloco deve fornecer ao seu cliente essa correlação.
2.10.2 Fatores que influenciam a resistência à compressão
A resistência a compressão é influenciada por diferentes fatores, tais como: tipo de
argamassa, tipo de bloco (material, forma, resistência), tipo de assentamento (em toda a face
do bloco ou apenas nas laterais), qualidade da mão de obra, nível de grauteamento.
De acordo com Hendry, citado por Barbosa (2004, p.25), são vários os fatores que
podem influenciar os resultados da resistência da alvenaria, como: geometria do elemento,
resistência do bloco, espessura, deformação e retenção de água da argamassa.
Entre muitos fatores, podemos citar como principais:
•
Blocos: sua geometria, resistência, absorção e resistência à tração;
•
Argamassa: resistência, retenção de água e espessura da junta;
53
•
Módulo de elasticidade: a relação entre a rigidez dos materiais utilizados define
a resistência final da alvenaria e seu modo de ruptura;
•
Influência da esbeltez do prisma.
2.10.3 Resistência à tração da alvenaria
À medida que a alvenaria é submetida ao carregamento axial, ela depende da rigidez
dos materiais para suportar tais esforços. Os blocos sofrem tensões de tração no plano
horizontal enquanto a argamassa sofre o confinamento.
Existem dois métodos de determinar a resistência à tração na alvenaria: direta ou
indireta. No Brasil o método mais utilizado e normatizado pela NBR 7222 (2011) é de forma
indireta, pela compressão diametral de um cilindro (MOHAMAD, 1998). Contudo, esse teste
só analisa a resistência à tração do concreto utilizado para fabricação dos blocos e não
diretamente a tração resistente do bloco.
2.11 Propriedades físicas
Como principais propriedades físicas dos blocos, temos: absorção de água, teor de
umidade, retração, densidade aparente e suas dimensões.
2.11.1 Absorção de água
A absorção de água é um fator fundamenta para a ligação bloco e argamassa. Essa
propriedade pode ser subdividida durante a vida útil como, absorção inicial e total.
O ensaio de índice de absorção de água basicamente consiste em determinar a massa
do bloco seco e a massa do bloco depois de imerso por 2 horas em água fervente, ou por 24
hora em água a temperatura ambiente. Obtém-se então a proporção de quanta água o bloco
absorveu em relação à sua massa seca (em %). No caso da água quente, mede-sea absorção
em um ambiente mais agressivo de maior temperatura e pressão, com aumento no tamanho
dos poros.
54
O ensaio mede indiretamente a porosidade do bloco e é um bom indicador de sua
qualidade. Em geral, blocos de menor absorção são mais resistentes e duráveis. Outro ponto
importante ligado à absorção é a possibilidade de patologias no revestimento, já queuma alta
absorção pode levar a fissuras ou mapeamento dos blocos no revestimento. Além disso, a
absorção promove um aumento do peso do bloco.
Quanto a absorção de água inicial, ou AAI, é uma medida de quanto o bloco absorve
de água por capilaridade logo após ser molhado.
Este é um dado importante para definição de argamassa. Uma boa aderência entre o
bloco e a argamassa é obtida com características compatíveis entre esses dois componentes.
Por exemplo, se o bloco tem alto AAI, irá retirar grande parte da água da argamassa logo após
o espalhamento desta, sobrando pouco para a hidratação do cimento e, portanto, reduzindo
sua resistência. Em contrapartida, se o bloco absorver muito pouco da água da argamassa,
haverá prejuízo na aderência, pois grande parte desta resistência é garantida pela pasta de
argamassa penetrando por capilaridade nos poros dos blocos (formam-se pequenos “pregos”).
Para blocos com AAI superior a 30 g/min/193,55 cm² devem ser umedecidos antes do
assentamento.
2.11.2 Dimensões
A dimensão do bloco é um importante fator para a modulação deste sistema
construtivo. O comprimento e a largura definem o módulo horizontal e a altura o módulo
vertical. Dentro dessa perspectiva, é muito importante perceber que o comprimento e a largura
têm que ser igual ou pelo menos múltiplos, de maneira que se tenha um único módulo de
planta. Desta forma a amarração da parede fica enormemente simplificada (RAMALHO;
CORREA, 2003).
Quanto a precisão dimensional dos blocos, ela esta diretamente ligada à da parede.
Caso haja variação de espessura dos blocos, a parede também terá variação na sua espessura.
Para compensar essa variação, a camada de revestimento da parede deverá então ser maior, o
que aumentará o custo da obra. Caso a espessura for reduzida, haverá uma perda de
resistência da parede.
As variações na altura e no comprimento do bloco comprometem principalmente as
juntas de argamassa, horizontais e verticais, respectivamente. Alterações nas juntas podem
prejudicarà paginação, modulação e, em casos extremos, a resistência ao cisalhamento. Outra
55
dimensão importante é da parede do bloco. Suas medidas devem ser controladas para garantir
a resistência do bloco.
Também deve ser verificados os desvios em relação ao esquadro e à planeza das faces
dos blocos. Variações neles criam excentricidades, diminuindo a resistência dos blocos.
Os ensaios de controle das dimensões do bloco consistem em basicamente medir cada
uma das dimensões e anotar valores mínimos e médios e a máxima diferença em relação ao
mínimo e a média.
2.11.3 Retração
Segundo Drysdale (1994), citado por Steil (2003), a retração pode ser causada por dois
motivos: por secagem e por carbonatação. Tem como efeitodiminuição da geometria do
bloco.
A retração por secagem ocorre após o fim da pega do cimento com a diminuição das
dimensões do elemento pela evaporação da água do poro da mistura cimentícia. O elemento
bloco absorve e perde água para o meio e neste mecanismo ocorre a retração reversível e a
permanente.
A retração reversível é quando o elemento bloco perde água e se retrai, mas se
submetido a meio úmido outra vez, volta a sua dimensão original pela absorção da água
perdida. Já a retração permanente (ou irreversível) é aquela que ocorre inicialmente e não
pode ser mudada.
A retração por carbonatação acontece através da reação química que ocorre entre dois
elementos, a porção hidratada do cimento e o dióxido de carbono do ar. Esta reação faz com
que o bloco ou a peça de concreto diminua suas dimensões.
Por fim, a retração, seja ela qual for, causa o aparecimento de fissuras que podem
conduzir a obra a um estado limite de serviço.
Segundo Parsekian (2010), as variações dimensionais de expansão ou retração térmica
e de expansão por variação de umidade podem ocasionar patologias (fissuras) por conta do
aparecimento de tensões em função da alteração dimensional. É muito importante, portanto, o
uso de blocos de qualidade com menos potencial de expansão e também a previsão de juntas
na construção para permitir a livre variação dimensional sem o aparecimento de tensões
(deformação livre).
56
Para alvenaria de blocos cerâmicos é adotado um valor de 6,0 mm/m/°C como
coeficiente de dilatação térmica linear.
2.11.4 Teor de umidade
O teor de umidade indica qual o grau de dilatação e ou retração que o bloco sofrerá
quando em contato com o meio úmido e essa variação volumétrica deve ser evitada. Por essa
razão é recomendado que os blocos de concreto não sejam molhados antes do assentamento,
pois ocorre a expansão da área de assentamento pela absorção de água. Após a secagem desta
área ocorre a retração (pela evaporação da água absorvida) e este processo causa deficiência
na aderência bloco / argamassa, prejudicando a alvenaria.
Segundo Parsekian (2010), logo após a queima o bloco absorve umidade do meio
ambiente que, ao longo de vários anos, causa uma expansão irreversível nas dimensões dos
blocos (e alvenaria). A maior parte desta expansão, no entanto, ocorre nas primeiras idades
dos blocos. Cerca de 25% da expansão ocorre nos seis primeiros meses, 25% nos 4,5 anos
seguintes e os 50% restantes em centenas de anos. O valor dessa expansão depende do
material utilizado e do tipo de queima utilizado na produção dos blocos.
2.11.5 Densidade aparente
Cunha (2001) com o intuito de medir a influência da espessura das paredes do bloco
em sua resistência final, concluiu que a mesma não interferia na resistência final da unidade,
podendo haver blocos com paredes finas e mais resistentes devido a menor porosidade. Desta
forma ele partiu para correlação da resistência com a densidade aparente do bloco (razão entre
a massa do bloco e o volume das paredes do mesmo), sabendo que a massa apresenta uma boa
proporção com a qualidade do material em um determinado volume. Através de suas
pesquisas e resultados, o autor concluiu que há uma relação direta entre a densidade aparente
e a resistência à compressão do bloco: quando uma aumenta a outra aumenta
proporcionalmente.
57
3
METODOLOGIA
A seguir, serão apresentadas considerações e cálculos do projeto estrutural de uma
edificação de 3 pavimentos em alvenaria estrutural e pilotis em concreto armado.
Adotaremos o modelo mais simples de como os esforços verticais são distribuídos
entre as paredes. Esse considera que não existe qualquer distribuição de esforço entre paredes
que se cruzam, o carregamento aplicado na parede “N” chegará à estrutura de apoio pela
parede “N” apenas.
3.1
Considerações de projeto
Características da edificação:
58
•
3 andares de pavimento tipo em alvenaria estrutural;
•
Pilotis em concreto armado;
•
Altura por pavimento: 2,70 metros, que para efeitos de cálculo deve ser
alterada para 2,71 metros, para seguir a modulação vertical utilizando blocos J e
compensadores na última fiada;
•
Altura total: 15,75 metros;
•
Utilização de pré-lajes com vigotas de concreto de 8centímetros e espessura da
camada de concreto de 5 centímetros;
•
Paredes com blocos cerâmicos de 14 centímetros;
•
Empreendimento na cidade de Erechim – RS;
•
Na fase inicial do projeto, foi definido que a modulação seria feita com a
família de bloco 14x29 e todas as paredes seriam estruturais.
Ao final desta monografia, está o ANEXO 01 que detalha a planta baixa, cortes e
fachada da edificação.
3.1.1 Carregamentos
Peso da parede:
Primeiramente consideramos o peso da parede com 2,5 centímetros de revestimento
externo e 1,0 centímetro de revestimento interno.
Peso da parede = 110 Kg/m²
Revestimento de 2,5 centímetros = 50 Kg/m²
Revestimento de 1,0 centímetro = 20 kg/m²
Considerando grautes construtivos a cada dois furos com um peso de 60 kg/m²,
chegamos à um peso total da parede por m².
Total = 240 kg/m²
59
Foi optado para o projeto lajes pré-moldadas com a utilização de vigotas e tavelas
cerâmicas.
Peso próprio da pré-laje = 67 kg/m²
Acima da pré-laje uma camada de concreto de 5 centímetros e um contra-piso de
revestimento 4 centímetos.
Peso específico do concreto = 2100 kg/m³
Peso específco do contra-piso = 1800 kg/m³
Considerada uma carga acidental (
) para o projeto de 150 kg/m². Valor retirado na
NBR 6120.
Para o edifício, considerando a capacidade de habitantes, foi considerado para projeto
uma caixa d’agua de 5000 litros na laje do Ático.
Reservatório Superior = 5000 l
5000 kgf
Área da laje = 10,8 m²
Espessura da laje maciça = 15 cm
Carga acidental = 150 kg/m²
3.1.2 Numeração das paredes
Em anexo, é apresentada a planta baixa do pavimento tipo com a numeração das
paredes para apresentação das tabelas usadas no cálculo estrutural.
A numeração é feita primeiramente com as paredes no eixo horizontal, seguindo uma
ordem crescente, da esquerda para a direita e de cima para baixo. Depois são numeradas as
paredes verticais, seguindo a mesma ordem crescente, da esquerda para a direita e a agora de
baixo para cima.
No final desta monografia, está o ANEXO 02 apresentando as paredes portantes da
edificação, a modulação e suas numerações.
3.2
Cálculo da carga vertical nas paredes
60
3.2.1 Peso próprio das paredes
Para calcularmos o valor do peso próprio de cada parede, consideramos um pé direito
de 2,71 metros como altura da alvenaria, o comprimento da parede em análise em metros e o
total do peso da parede antes mostrado como 240 kg/m².
Peso próprio da parede (kg) =
3.2.2 Área de influência da laje
Através da planta baixa e a ferramenta do autocad, conseguimos medir o verdadeiro
valor da área de influência de cada laje.
Como definido, as lajes serão pré-moldadas, com a utilização de vigotas de concreto e
tavelas cerâmicas. As vigotas se apoiaram na alvenaria, em direção da menor dimensão da
laje. As cargas da laje serão distribuídas pelas vigotas até a alvenaria portante onde elas se
apoiam.
Por esse motivo, para efeito de cálculo, só é considerado o carregamento da laje nas
paredes onde as vigotas estão apoiadas.
Figura 30: Representação da distribuição da carga da laje nas paredes indicadas e suas áreas de influência.
3.2.3 Carregamento permanente da reação da laje
61
Para chegarmos ao valor do carregamento permanente (
que da reação da laje é
descarregado em cada parede isolada através das vigotas, temos que considerar a contribuição
de todos os elementos e componentes constituintes da laje.
Consideramos os 4 centímetros de espessura de argamassa para o contra-piso, 5
centímetros da camada de concreto e a contribuição ao peso de vigotas e tavelas da pré-laje.
Para esses cálculos, adotamos valores de:
Peso específico do concreto = 2100 kg/m³
Peso específico da argamassa = 1800 Kg/m³
Peso próprio da pré-laje = 67 kg/m²
Utilizando os valores de área de influência (
) em metros quadrados (m²), obtidos
através da planta baixa, obtemos o carregamento permente da laje em kilograma força por
metro (Kgf) sobre a parede portante no pavimento.
kgf/m³ x 0,05m x
+ 1800kgf/m³ x 0,04m x
+ 67kgf/m² x
3.2.4 Carregamento acidental da reação da laje
Como demonstrado anteriormente, foi adotada para este projeto uma carga acidental (
) de 150 kgf/m². Logo, com o valor da área de influência (
) em metros quadrados
(m²) é obtido o valor do carregamento acidental em kilograma força (kgf) sobre a parede
portante.
150 kgf/m² x
3.2.5 Paredes sob a influência da escada
Através da planta anexada anteriormente, podemos observar que somente uma parede
sofrerá o carregamento proveniente da escada. Parede portante esta denominada PY1, além
das ações já demonstradas, suportará o carregamento do peso próprio da escada e da sua
utilização por parte dos habitantes do edifício.
62
Dados sobre a escada:
Laje maciça
Espessura do concreto = 8 centímetros
Sobrecarga (
) = 250 Kgf/m²
Carga permanente (
= 0,08 m x 2100 kg/m³ = 168 Kgf/m²
Através da planta baixa, conseguimos obter o valor da área de influência (
) da
escada em metros quadrados (m²), e obter o valor da carga permanete e sobrecarga atuantes na
parede.
G = 168 kgf/m² x
Q = 250 kgf/m² x
3.2.6 Total do pavimento
Carregamento Permanente:
Somando-se o peso próprio da parede, a carga da escada e a carga permanente de
reação da laje (G), é obtido o carregamento permanente em cada parede isolada.
Carregamento Acidental:
Para as paredes isoladas, é o mesmo valor encontrado anteriormente (G) com exceção
da parede que sofre o carregamento da escada.
3.2.7 Peso próprio das paredes superiores
Foramconsideradas como paredes superiores a alvenaria destinadas à platibanda. Com
a mesma espessura das inferiores e com 1,20 metros de altura, elas exercem carga sobre as
paredes inferiores e foram consideradas para os cálculos.
63
Figura 31: Exemplo da paginação da platibanda.
3.2.8 Ático
Como o edifício não dispõe de elevador, o ático será destinado apenas ao reservatório
superior. Logo, a laje superior terá que ser dimensionada para o reservatório escolhido de
5000 litros. Esse carregamento terá influência nas paredes inferiores, logo será levado em
conta no dimensionamento.
Laje superior:
Reservatório de 5000 l
5000 kgf
Laje maciça de 15 centímetros.
Área da laje = 10,8 m²
Carga acidental = 150 kg/m²
Figura 32: Detalhe da laje superior com a numeração das paredes e suas respectivas áreas de influência.
Carregamento permanente (G):
64
Obtemos para cada parede isolada o carregamento permanente através da sua área de
influência e o peso do reservatório já citado como 500 kgf/m².
Carregamento acidental (Q):
Adotando como carga acidental 150 kg/m² e através das áreas de influência de cada
parede, obtemos o carregamento variável para cada parede isolada.
3.2.9 Carregamento total nas vigas de transição
Conforme citado nas considerações de projeto, esse edifício é constituído de três
andares em alvenaria estrutural e um pilotis em concreto armado. Logo abaixo de todas as
paredes haverá uma viga de transição que junto com os pilares formam o pilotis da estrutura.
Ele sustentará toda a carga permanente e variável proveniente do peso próprio da edificação e
da sua utilização transferindo-a até as fundações.
Carregamento total:
É obtido através da multiplicação do carregamento de cada parede por o número de
andares em alvenaria estrutural que o edifício é constituído. A isso, foi somado o
carregamento proveniente do ático e o carregamento das paredes superiores.
Abaixo estão anexadas as planilhas usadas para o cálculo e dimensionamento do
pilotis em concreto armado. Estão detalhadas todas as paredes portantes do edifício e cada um
dos seus carregamentos.
Os valores de carregamento permanente e acidental totais encontrados, foram lançados
no programa computacional Eberick para o cálculo e dimensionamento da estrutura
emconcreto armado do pilotis, assim como o dimensionamento das vigas baldrames.
65
66
DADOS
PAREDE
L(m)
PX1
PX2
PX3
PX4
PX5
PX6
PX7
PX8
PX9
PX10
PX11
PX12
PX13
PX14
PX15
PX16
PX17
PX18
PX19
PX20
PX21
PX22
PX23
PX24
PX25
PX26
PX27
PX28
PX29
PX30
PX31
1,94
3,74
1,8
3,89
3,6
2,85
2,55
2,85
2,55
2,92
2,62
3,5
1,11
3,04
3,65
1,11
2,89
2,25
1,95
1,86
1,42
2,99
2,4
2,99
2,4
4,04
3,45
2,02
2,02
1,72
1,72
PAVIMENTO TIPO
PESO PRÓPRIO
ÁREA DE
DAS PAREDES INFLUENCIA LAJE G (kg)
(kg)
DA LAJE (m²)
1261,776
2432,496
1170,72
2530,056
2341,44
1853,64
1658,52
1853,64
1658,52
1899,168
1704,048
2276,4
721,944
1977,216
2373,96
721,944
1879,656
1463,4
1268,28
1209,744
923,568
1944,696
1560,96
1944,696
1560,96
2627,616
2243,88
1313,808
1313,808
1118,688
1118,688
2,92
5,62
2,7
9,89
9,03
5,98
5,35
4,78
4,42
8,7
8,1
9,46
3,07
8,44
7,05
2,16
5,69
8,53
7,55
9,7
9,06
5,96
5,68
2,02
1,8
6,06
0
3,03
3,03
0
0
712,48
1371,28
658,8
2413,16
2203,32
1459,12
1305,4
1166,32
1078,48
2122,8
1976,4
2308,24
749,08
2059,36
1720,2
527,04
1388,36
2081,32
1842,2
2366,8
2210,64
1454,24
1385,92
492,88
439,2
1478,64
0
739,32
739,32
0
0
LAJE Q
(kg)
438
843
405
1483,5
1354,5
897
802,5
717
663
1305
1215
1419
460,5
1266
1057,5
324
853,5
1279,5
1132,5
1455
1359
894
852
303
270
909
0
454,5
454,5
0
0
ÁTICO
AREA DA
TOTAL DO
TOTAL DO
ESCADA G ESCADA Q
ÁTICO G
ESCADA
PAVIMENTO PAVIMENTO
(kg)
(kg)
(kg)
(m²)
G (kg)
Q (kg)
1974,256
3803,776
1829,52
4943,216
4544,76
3312,76
2963,92
3019,96
2737
4021,968
3680,448
4584,64
1471,024
4036,576
4094,16
1248,984
3268,016
3544,72
3110,48
3576,544
3134,208
3398,936
2946,88
2437,576
2000,16
4106,256
2243,88
2053,128
2053,128
1118,688
1118,688
438
843
405
1483,5
1354,5
897
802,5
717
663
1305
1215
1419
460,5
1266
1057,5
324
853,5
1279,5
1132,5
1455
1359
894
852
303
270
909
0
454,5
454,5
0
0
ÁTICO Q
(kg)
PESO PRÓPRIO
DAS PAREDES
SUPERIORES (Kg)
558,72
1077,12
518,4
48,9
790,55
2404,25
97,8
880,2
2224,95
9
145,5
442,5
18
162
409,5
3822
1212,12
3319,68
3985,8
1212,12
3155,88
581,76
581,76
495,36
495,36
Tabela 4: Planilha utilizada para calcular o carregamento nas paredes PX, totalizando o seu carregamento até as vigas de transição, no pilotis.
TOTAL G NAS
VIGAS DE
TRANSIÇÃO
(Kg/m)
3340,973196
3339,157219
3337,2
3812,248843
2524,866667
3487,115789
3486,964706
3178,905263
3220
4132,158904
4214,253435
5035,662857
5779,947748
5866,334868
4483,857534
5260,605405
5254,283045
4726,293333
4785,353846
5768,619355
6621,566197
3410,303679
3683,6
2445,728428
2500,2
3049,2
1951,2
3337,2
3337,2
2239,2
2239,2
TOTAL Q NAS
VIGAS DE
TRANSIÇÃO
(Kg/m)
677,3195876
676,2032086
675
1144,087404
752,5
944,2105263
944,1176471
754,7368421
780
1340,753425
1391,221374
1218,857143
1375,675676
1394,901316
874,109589
1021,621622
1027,681661
1706
1742,307692
2346,774194
2871,126761
896,9899666
1065
304,0133779
337,5
675
0
675
675
0
0
67
DADOS
PAVIMENTO TIPO
PAREDE
L(m)
PESO PRÓPRIO
DAS PAREDES
(kg)
PY1
PY2
PY3
PY4
PY5
PY6
PY7
PY8
PY9
PY10
PY11
PY12
PY13
PY14
PY15
PY16
PY17
PY18
PY19
PY20
PY21
PY22
PY23
PY24
PY25
PY26
PY27
PY28
PY29
PY30
PY31
PY32
PY33
PY34
PY35
PY36
PY37
PY38
2,55
4,5
2,02
1,8
2,4
1,42
1,5
1,5
1,5
1,95
4,42
0,97
1,27
1,35
0,84
3,35
3,5
0,84
15,45
12,45
0,84
3,35
4,05
0,89
1,35
0,97
1,27
5,26
2,41
1,94
2,7
1,42
1,27
2,77
1,5
1,5
1,95
4,42
1658,52
2926,8
1313,808
1170,72
1560,96
923,568
975,6
975,6
975,6
1268,28
2874,768
630,888
826,008
878,04
546,336
2178,84
2276,4
546,336
10048,68
8097,48
546,336
2178,84
2634,12
578,856
878,04
630,888
826,008
3421,104
1567,464
1261,776
1756,08
923,568
826,008
1801,608
975,6
975,6
1268,28
2874,768
ÁREA DE
INFLUENCIA LAJE G (kg)
DA LAJE (m²)
0
2,24
2,24
0
0
0
0
0
0,43
0
0
0,69
0,9
0
0,44
1,74
6,32
0,44
11,6
4,39
0,44
1,76
6,27
0,39
0
0,61
0,81
8,8
2,07
0
0
0
0
0
0
0,38
0
0
0
546,56
546,56
0
0
0
0
0
104,92
0
0
168,36
219,6
0
107,36
424,56
1542,08
107,36
2830,4
1071,16
107,36
429,44
1529,88
95,16
0
148,84
197,64
2147,2
505,08
0
0
0
0
0
0
92,72
0
0
LAJE Q
(kg)
0
336
336
0
0
0
0
0
64,5
0
0
103,5
135
0
66
261
948
66
1740
658,5
66
264
940,5
58,5
0
91,5
121,5
1320
310,5
0
0
0
0
0
0
57
0
0
ÁTICO
TOTAL DO
TOTAL DO
AREA DA
ESCADA G ESCADA Q
ÁTICO G
ESCADA
PAVIMENTO PAVIMENTO
(kg)
(kg)
(kg)
(m²)
G (kg)
Q (kg)
3,33
559,44
832,5
2217,96
3473,36
1860,368
1170,72
1560,96
923,568
975,6
975,6
1080,52
1268,28
2874,768
799,248
1045,608
878,04
653,696
2603,4
3818,48
653,696
12879,08
9168,64
653,696
2608,28
4164
674,016
878,04
779,728
1023,648
5568,304
2072,544
1261,776
1756,08
923,568
826,008
1801,608
975,6
1068,32
1268,28
2874,768
832,5
336
336
0
0
0
0
0
64,5
0
0
103,5
135
0
66
261
948
66
1740
658,5
66
264
940,5
58,5
0
91,5
121,5
1320
310,5
0
0
0
0
0
0
57
0
0
ÁTICO Q
(kg)
PESO PRÓPRIO
DAS PAREDES
SUPERIORES (Kg)
2784,6
1296
581,76
518,4
691,2
408,96
432
432
432
561,6
1272,96
660,15
505,3
121,5
93
1514,88
694,08
558,72
777,6
408,96
1386,84
1386,84
432
432
561,6
1272,96
TOTAL G NAS
VIGAS DE
TRANSIÇÃO
(Kg/m)
3701,364706
2603,573333
3050,922772
2239,2
2239,2
2239,2
2239,2
2239,2
2449,04
2239,2
2239,2
2471,901031
2469,940157
1951,2
2334,628571
2331,402985
3272,982857
2334,628571
2500,792233
2209,310843
2334,628571
1557,18209
3084,444444
2271,964045
1951,2
2411,529897
2418,066142
3463,838783
2867,93029
2239,2
2239,2
2239,2
3563,00315
2634,283032
2239,2
2424,64
2239,2
2239,2
Tabela 5: Planilha utilizada para calcular o carregamento nas paredes PY, totalizando seu carregamento até as vigas de transição, no pilotis.
TOTAL Q NAS
VIGAS DE
TRANSIÇÃO
(Kg/m)
979,4117647
224
499,009901
0
0
0
0
0
129
0
0
320,1030928
318,8976378
0
235,7142857
233,7313433
812,5714286
235,7142857
337,8640777
158,6746988
235,7142857
157,6119403
696,6666667
197,1910112
0
282,9896907
287,007874
752,851711
386,5145228
0
0
0
95,66929134
33,57400722
0
114
0
0
68
3.3
Resultado prisma bloco
Nessa seção será demonstrado como obtemos os valores para as resistência de prismas
e blocos. A partir dessa análise se define qual resistência dos blocos para cada andar da
alvenaria estrutural, visto que, o carregamento vai diminuindo com a altura do edifício.
Utilizando os valores encontrados anteriormente, obtemos os valores de
necessário
para cada parede isolada. Adotando um fator prima/bloco de 0,5 encontramos os valores para
as resistências dos blocos.
Considerando L como sendo o comprimento da parede analisada, em metros.
Equação 4:
O valor de
é a soma dos valores das reações permanente e acidentais das lajes
sobre as paredes, já calculados e demonstrados. Para
em kN, divide-se por 1000 para
resultado em MPa.
O resultado encontrado é dividido pelo fator prisma/bloco igual à 0,5 e é encontrado o
valor de resistência para o bloco em MPa.
69
PAR
PX1
PX2
PX3
PX4
PX5
PX6
PX7
PX8
PX9
PX10
PX11
PX12
PX13
PX14
PX15
PX16
PX17
PX18
PX19
PX20
PX21
PX22
PX23
PX24
PX25
PX26
PX27
PX28
PX29
PX30
PX31
3
Prisma
0,400509102
0,400194265
0,39985494
0,532145302
0,527819902
0,475776735
0,475750542
0,422342041
0,429466667
0,587608354
0,601841145
0,552506413
0,560489982
0,561828858
0,454616352
0,456448781
0,459356506
0,690613894
0,700853261
0,871322754
1,019198801
0,462459761
0,509841353
0,295230612
0,30467439
0,39985494
0,20949384
0,39985494
0,39985494
0,20949384
0,20949384
2
Bloco Mpa
0,801018204
0,800388529
0,79970988
1,064290603
1,055639803
0,951553471
0,951501084
0,844684081
0,858933333
1,175216707
1,203682291
1,105012825
1,120979965
1,123657717
0,909232705
0,912897561
0,918713013
1,381227788
1,401706521
1,742645508
2,038397601
0,924919522
1,019682707
0,590461224
0,60934878
0,79970988
0,41898768
0,79970988
0,79970988
0,41898768
0,41898768
Prisma
0,801018204
0,800388529
0,79970988
1,064290603
1,055639803
0,951553471
0,951501084
0,844684081
0,858933333
1,175216707
1,203682291
1,105012825
1,120979965
1,123657717
0,909232705
0,912897561
0,918713013
1,381227788
1,401706521
1,742645508
2,038397601
0,924919522
1,019682707
0,590461224
0,60934878
0,79970988
0,41898768
0,79970988
0,79970988
0,41898768
0,41898768
1
Bloco Mpa
1,60203641
1,60077706
1,59941976
2,12858121
2,11127961
1,90310694
1,90300217
1,68936816
1,71786667
2,35043341
2,40736458
2,21002565
2,24195993
2,24731543
1,81846541
1,82579512
1,83742603
2,76245558
2,80341304
3,48529102
4,0767952
1,84983904
2,03936541
1,18092245
1,21869756
1,59941976
0,83797536
1,59941976
1,59941976
0,83797536
0,83797536
Prisma
1,20152731
1,20058279
1,19956482
1,59643591
1,58345971
1,42733021
1,42725163
1,26702612
1,2884
1,76282506
1,80552344
1,65751924
1,68146995
1,68548658
1,36384906
1,36934634
1,37806952
2,07184168
2,10255978
2,61396826
3,0575964
1,38737928
1,52952406
0,88569184
0,91402317
1,19956482
0,62848152
1,19956482
1,19956482
0,62848152
0,62848152
Bloco Mpa
2,403054611
2,401165588
2,39912964
3,19287181
3,16691941
2,854660413
2,854503252
2,534052244
2,5768
3,525650122
3,611046872
3,315038475
3,362939894
3,370973151
2,727698114
2,738692683
2,756139039
4,143683365
4,205119563
5,227936524
6,115192803
2,774758566
3,05904812
1,771383671
1,82804634
2,39912964
1,25696304
2,39912964
2,39912964
1,25696304
1,25696304
Tabela 6: Paredes portantes com suas resistências mínimas para prismas e blocos em cada pavimento.
70
PAR
3
2
1
Prisma
Bloco Mpa
Prisma
Bloco Mpa
Prisma
Bloco Mpa
PY1
0,385314967
0,770629934
0,770629934 1,54125987 1,1559449
2,311889802
PY2
0,272665524
0,545331047
0,545331047 1,09066209 0,81799657
1,635993141
PY3
0,350222838
0,700445676
0,700445676 1,40089135 1,05066851
2,101337028
PY4
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY5
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY6
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY7
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY8
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY9
0,245873961
0,491747923
0,491747923 0,98349585 0,73762188
1,475243768
PY10
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY11
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY12
0,299768176
0,599536352
0,599536352
1,1990727 0,89930453
1,798609056
PY13
0,299428218
0,598856436
0,598856436 1,19771287 0,89828465
1,796569308
PY14
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY15
0,275969145
0,55193829
0,55193829 1,10387658 0,82790743
1,655814869
PY16
0,275409922
0,550819845
0,550819845 1,10163969 0,82622977
1,652459534
PY17
0,438652345
0,87730469
0,87730469 1,75460938 1,31595704
2,631914071
PY18
0,275969145
0,55193829
0,55193829 1,10387658 0,82790743
1,655814869
PY19
0,304777066
0,609554132
0,609554132 1,21910826 0,9143312
1,828662395
PY20
0,254242714
0,508485429
0,508485429 1,01697086 0,76272814
1,525456286
PY21
0,275969145
0,55193829
0,55193829 1,10387658 0,82790743
1,655814869
PY22
0,276167579
0,552335157
0,552335157 1,10467031 0,82850274
1,657005471
PY23
0,405965296
0,811930593
0,811930593 1,62386119 1,21789589
2,435791778
PY24
0,265104948
0,530209896
0,530209896 1,06041979 0,79531484
1,590629687
PY25
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY26
0,289301586
0,578603173
0,578603173 1,15720635 0,86790476
1,735809518
PY27
0,29043478
0,58086956
0,58086956 1,16173912 0,87130434
1,742608681
PY28
0,421810403
0,843620805
0,843620805 1,68724161 1,26543121
2,530862416
PY29
0,318497291
0,636994583
0,636994583 1,27398917 0,95549187
1,910983749
PY30
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY31
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY32
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY33
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY34
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY35
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY36
0,241643715
0,483287429
0,483287429 0,96657486 0,72493114
1,449862288
PY37
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
PY38
0,20949384
0,41898768
0,41898768 0,83797536 0,62848152
1,25696304
Tabela 7: Paredes portantes com suas resistências mínimas para prismas e blocos em cada pavimento.
Analisando as tabelas 6 e 7, adotamos para a edificação uma resistência mínima para
os blocos de 6 MPa.
71
3.4
Considerações preliminares
3.4.1 Estabilidade local dos elementos (parede ou pilar)
Segundo a NBR 15812-1 para o cálculo da flambagem devemos considera a esbeltez
( ) definida como a relação entre a altura efetiva do elemento (h) e a sua espessura efetiva
(t), sendo que este valor, para as paredes não armadas, não pode ultrapassar 20, ou seja:
Equação 5:
Se λ for maior que 20 teremos 3 opções que podem ser adotadas:
•
Colocar enrijecedores;
•
Armar as paredes e pilares;
•
Trocar o bloco para uma espessura maior;
•
Diminuir o pé direito.
Como não há necessidade de enrijecedores, teremos a espessura efetiva igual a
espessura real, logo:
λ
λ
3.4.2 Estabilidade global da estrutura
Segundo a NBR 15812-1, os edifícios de alvenaria devem ser traventados de tal forma
que não ocorram grandes deslocamentos relativos entre o topo e a base. Essa condição
72
admite-se atendida quando se dispõem paredes resistentes em dois sentidos, de modo a
proporcionar estabilidade lateral dos componentes e ao conjunto estrutural ou a laje é
calculada como solidária com as paredes resistentes e funcionando como diafragma rígido, de
forma a transferir a estas os esforços horizontais. Caso não atendido, é necessário considerar
excentricidades adicionais provenientes da aplicação da teoria de segunda ordem.
Sendo assim, um sistema é considerado estável quando:
Equação 6:
Onde:
H = altura total do prédio;
N = Peso total estimado do prédio;
= Módulo de elasticidade longitudinal da alvenaria;
I = Somatório de momentos de inércia dos elementos resistentes na direção
considerada.
O prédio é considerado convenientemente contraventado quando:
0,6 para número de pavimenos
0,2
para
4.
.
3.4.3 Seção de parede considerada na resistência ao movimento devido ao vento
De acordo com o item 5.1.7.2 da NBR 10837 (1989), o comprimento da flange será o
menor entre:
Para seção :
• 1/6 da altura total da parede acima do nível analisado.
• 12 vezes a espessura da parede + espessura da alma.
Para seção C:
• 1/16 da altura total da parede acima do nível analisado
• 6 vezes a espessura da parede + espessura da alma.
Logo, temos:
73
Para seção :
Comprimento adotado = 1,82m.
Para seção C:
Comprimento adotado = 0,98
Então, para o prédio em estudo teremos:
N = 673111,976 Kgf
6731,11 KN
Para o cálculo da inércia total, contabilizamos quantas paredes em seções
seções
temos, assim como os seus comprimentos em metros.
Analisando a planta baixa, chegamos aos valores de:
•
9 paredes com seções
de 3,74m;
•
9 paredes com seções
de 3,45m;
•
1 parede com seção
de 7,64m;
•
1 parede com seção
de 4,19m;
•
1 parede com seção
de 3,60m.
Inércia Total
e em
74
Inércia Total
Inércia Total
, sendo fp a resistência média do prisma de 2
blocos superpostos, estimada 6MPa.
α
α
Logo, a estrutura pode ser considerada suficientemente rígida, dispensando a
consideração dos efeitos de segunda ordem no cálculo dos esforços solicitantes.
3.5
Cargas de vento
A ação do vento deve ser considerada em praticamente todas as estruturas. O vento
ocorre por diferença de pressões na atmosfera, causando movimento do ar. Quando há uma
barreira a essa movimentação (por exemplo, prédio), ocorre a força ou ação do vento. A ação
do vento pode ser horizontal (por exemplo, fachadas verticais), vertical ou inclinada (por
exemplo, em coberturas). Podem ainda ocorrer como pressão (interna ou externa a uma
edificação) ou sucção (também interna ou externa). A ação de vento, portanto, pode ocorrer
nas mais variadas direções e sentidos. É uma ação de caráter bastante aleatório tanto em
relação à sua intensidade, duração e sentido.
Para projeto de estruturas, a ação do vento é determinada de acordo com as prescrições
da NBR 6123/1988 – Forças devidas ao vento em edificações.
A força de vento a ser utilizada no projeto depende de vários fatores, como:
• Local (cidade);
75
• Dimensões da edificação;
• Tipo de terreno (plano, morro, topo de montanha);
• Rugosidade do terreno (livre, com obstáculos);
• Tipo de ocupação (residencial, depósito, etc.).
As técnicas existentes para a análise do efeito do vento nos edifícios são diversas.
Algumas envolvem cálculos mais simplificados, outras, procedimentos mais elaborados,
como por exemplo, a análise matricial.
Quanto aos pavimentos, a hipótese usualmente adotada é a de considerar as lajes como
diafragmas rígidos no seu plano. Os deslocamentos dos painéis, em um mesmo pavimento,
são iguais e as ações do vento são distribuídas proporcionalmente às suas rigidezes relativas.
Na análise global dos edifícios, os painéis são associados, de modo a formarem um conjunto
resistente às ações do vento. Estas associações podem ser planas ou tridimensionais,
dependendo do arranjo estrutural dos painéis.
Nos edifícios de alvenaria estrutural, dada a duplicidade de funções exercidas pelas
paredes, é frequente a presença de aberturas. Os trechos de paredes existentes entre as
aberturas são chamados de lintéis. Logo, para a análise do efeito do evento, os painéis podem
ser modelados como paredes isoladas ou paredes ligadas por lintéis. As paredes isoladas são
similares a vigas verticais, engastadas na base e livre no topo. Desde que os carregamentos
atuantes sejam conhecidos, seus deslocamentos e esforços são calculados com facilidade. Nos
casos de edifícios mais altos, devido ao maior impacto dos efeitos do vento, o sistema de
constraventamento tem papel fundamental no comportamento da estrutura.
Dessa forma, torna-se importante a busca por modelos que representem melhor o
comportamento do edifício sob ações horizontais. Com esse modelo mais representativo é
possível obter reduções dos esforços internos condizentes com o comportamento da estrutura.
Assim, torna-se possível dimensiona paredes com blocos de menor resistência à compressão,
reduzir a quantidade de armadura não-construtiva ou, até mesmo, considerar menos paredes
estruturais para o edifício.
No caso do edifício em análise, por ser um prédio não muito alto só com 3 andares, já
temos uma ideia de que as ações do vento não interferem de uma maneira significativa na
estrutura.
Podemos calcular a velocidade do vento de projeto pela equação:
76
Equação 7:
Onde:
V = Velocidade básica do vento
Retirado da norma: V = 45 m/s (Conforme NBR 6123)
= Fator topográfico
↳ Terreno plano ou fracamente acidentado = 1,0 s (Conforme NBR – 6123 item 5.2)
= Fator estatístico
↳ Edificações, hoteis = 1,0 (Conforme tabela 3 NBR 6123 item 5.4)
= Fator rugosidade (Entrando na tabela 2 da NBR 6123, temos os valores de
para várias alturas
↳ Rugosidade: categoria IV (cidade pequena e seus arredores);
↳ Alturas: pode ser calculada por:
Equação 8:
b = 0,85
= 0,98
77
= 0,125
A velocidade característica do vento nos permite calcular a pressão dinâmica pela
equação:
Equação 9:
Para que, então, possamos achar a força global do vento sobre uma edificação ou força
de arrasto:
Equação 10:
Onde:
= Coeficiente de arrasto = 1,25 – Valor retirado da NBR 6123 - 1988
= Área efetiva
Dados da edificação:
Cidade = Erechim, Rio Grande do Sul
Uso da edificação = Residencial
Tipo de topografia = Terreno aberto
Maior dimensão = 30,65 metros
Menor dimensão = 7,74 metros
Altura total = 15,75 metros
Classe B
Para os cálculos e analise da ação do vento, levaremos em conta a situação mais
crítica, a qual o vento atua paralelo a maior dimensão da edificação.
78
Figura 33: indicação da atuação do vento na edificação.
(face que atua o vento) = 30,65 metros
7,74 metros
(altura da edificação) = 15,75
Com esses valores e através da NBR – 6123 – 1988, encontramos o valor do
Coeficiente de arrasto (
Z (m)
2,8
5,6
8,4
11,2
) de 1,25.
V0*S1*S3
S2
45,00
45,00
45,00
45,00
0,71
0,77
0,82
0,84
Vk (m/s) q (Kgf/m²)
31,97
34,86
36,68
38,02
62,66
74,51
82,46
88,61
q (Kgf/m)
1920,42
2283,77
2527,41
2715,88
Ca*q (Kgf/m) (KN/m) ÁREA(m2) Fa KN
2400,52 24,01 294,24
230,45
2854,72 28,55 208,42
194,12
3159,26 31,59
122,6
126,37
3394,85 33,95 40,1515
44,47
Tabela 8: força horizontal devido ao vento
3.6
Ação equivalente do desaprumo
Segundo a NBR 15812-1:2010 item 8.3.2.2, para edifícios de andares múltiplos deve
ser considerado um desaprumo global, através do ângulo de desaprumo
conforme a equação abaixo:
, em radianos,
79
Equação 11:
Sendo H, a altura da edificação em metros, encontramos o valor do ângulo de
desaprumo.
Ɵ
A força a ser considerada em cada pavimento é igual ao peso do pavimento. Logo,
somamos os valores de carregamento permanente e acidental total do pavimento.
Multiplicado pelo valor encontrado para o ângulo de desaprumo, obtemos a força horizontal.
Total do carregamento permanente (G) no pavimento = 174438,11 Kgf
Total do carregamento acidental (Q) no pavimento = 33643,5 Kgf
Força horizontal =
Força horizontal =
3.7
Força horizontal total
Para encontrarmos a força horizontal total que atua sobre a edificação, somamos as
forças devido à ação do vento e a força devido ao desaprumo da edificação.
80
Z(m)
F. do
desapru
mo (KN)
Fa KN
FORÇA TOTAL
(KN)
2,8
5,6
8,4
11,2
5,37
5,37
5,37
5,37
230,45
194,12
126,37
44,47
235,82
199,49
131,74
49,84
Tabela 9:Força horizontal total.
3.8
Verificação de tração nas paredes portantes
Para a verificação se ocorre ou não tração nas paredes portantes da estrutura, faremos
a análise da parede mais carregada e da menos carregada.
Através da tabela 4, podemos perceber que a parede mais carregada é a nomeada como
PX12 e a menos carregada a PX25. Como estamos analisando a atuação do vento
perpendicular a maior dimensão da estrutura, então estão em analise somente as paredes
paralelas à força horizontal.
Com a força horizontal total já demonstrada, encontramos o momento fletores máximo
através da equação:
Equação 12:
Onde h é a altura em consideração.
Pavimento
Ático
3° Pavimento
2° Pavimento
1° Pavimento/Térreo
Forças Lateris
Acumuladas (KN)
49,84
131,74
199,49
235,82
Momentos Fletores
Acumulados
(KN/m)
49,84 x 0,655 = 32,64
131,74 x 2 = 263,48
199,49 x 3,4 = 678,27
235,82 x 4,8 = 1131,94
Tabela 10:Cargas horizontais devido ao vento e desaprumo.
3.8.1 Distribuição das forças laterais e momentos fletores acumulados devido ao vento em
cada parede
81
Coeficiente de distribuição:
PX12:
PX25:
Pavim.
Forças
laterais
(KN)
Momentos
(KNm)
Ático
49,84
32,64
3°
131,74
263,48
2°
199,49
678,27
Térreo
235,82
1131,94
0,87/53,24
Coef.
Dist.
0,048
0,016
0,048
0,016
0,048
0,016
0,048
0,016
Parede
Parede
Parede
Parede
PX12
PX12
PX25
PX25
Cortante Momento Cortante Momento
(KN)
(KNm)
(KN)
(KNm)
2,39
1,57
0,79
0,52
6,32
12,65
2,11
4,21
9,57
32,55
3,19
10,85
11,32
54,33
3,77
18,11
Tabela 11: Distribuição da força lateral e momentos fletores acumulados devido ao vento e desaprumo.
3.8.2 Tensões de compressão devidas às cargas verticais permanentes e acidentais
flav,c: tensão de compressão na alvenaria.
Parede PX12
Pavimento
Carga Vertical
G+q
(KN/m)
Ático
3° Pavimento
2° Pavimento
17,15
34,3
51,42
Área Bruta da
alvenaria
Comprimida por
metro linear –
(mm²)
140000
140000
140000
Tensões de
compressão na
alvenaria- área
bruta- flav,c (MPa)
0,12
0,24
0,37
Tabela 12:Tensões de compressão devidas as cargas verticais permanentes e acidentais na Parede PX12.
Parede PX25
Pavimento
Carga
Vertical
G+q
(KN/m)
Ático
9,45
Área Bruta da
alvenaria
Comprimida por
metro linear –
(mm²)
140000
Tensões de compressão na
alvenaria – área bruta- flav,c
(MPa)
0,06
82
3° Pavimento
2° Pavimento
18,9
28,35
140000
140000
0,13
0,20
Tabela 13: Tensões de compressão devidas as cargas verticais permanentes e acidentais na Parede PX25.
3.8.3 Tensões de flexo-compressão de borda devidas ao vento e à carga permanente
flac.f representa a tensão de tração na alvenaria
Parede PX12
Pavimento
G
(KN/
m)
M
(KN.
m)
flav.c
(MPa)
Ático
3° Pavimento
2° Pavimento
13,10
26,2
39,3
1,57
12,65
32,55
0,09
0,19
0,28
Tensões de
flac.f Borda área bruta
(MPa)
(MPa)
flav.c + flav.f
0,004
0,094
0,036
0,226
0,093
0,373
flav.c -flav.f
0,086
0,154
0,187
Tabela 14: Tabela de flexo-compressão de borda devidas ao vento e a carga permanente.
Parede PX25
Pavimento
Ático
3° Pavimento
2° Pavimento
G
M
flav,c flav,f
(KN/m) (KN.m) (MPa) (MPa)
8,33
16,66
25
0,52
4,21
10,85
0,05
0,12
0,18
0,003
0,03
0,07
Tesões de
Borda área
bruta (MPa)
Flav,c+flav,f
0,053
0,15
0,25
flav,c – flav,f
0,047
0,09
0,11
Tabela 15: Tabela de flexo-compressão de borda devidas ao vento e a carga permanente.
83
4
RESULTADOS
Um dos objetivos deste trabalho de conclusão de curso era realizar o cálculo estrutural
de uma edificação em alvenaria estrutural, analisando o efeito do vento sobre a estrutura.
Como foi mencionado anteriormente e já era esperado, por ser uma edificação de
apenas 3 pavimentos, as paredes portantes da estrutura não apresentam tração devido à ação
do vento. Analisando as tabelas 13 e 14, observam-seque na última coluna não são obtidos
valores negativos, ou seja, o valor da compressão é maior do que a ação lateral, não ocorrendo
o efeito de tração na alvenaria.
Isso significa, que não será necessário modificar a geometria da edificação, a
resistência adotada para os blocos está de acordo com os cálculos e para a edificação
podendo-se utilizar somente grautes construtivos (nas janelas, portas e amarrações de
paredes).
84
5
CONCLUSÃO
A alvenaria estrutural apresenta uma forma rápida e econômica de construção, e para
um país como o Brasil, onde até então, tínhamos uma facilidade de obter financiamentos
governamentais, este modo de construir, por ser acelerado, é o mais aconselhável.
Além da rapidez a alvenaria estrutural ainda tem seu lado sustentável quando
analisamos a geração de entulho, que é um dos maiores problemas hoje. Possui projetos bem
planejados e é usada de forma consciente, assim evita desperdícios de materiais. Ainda
destacamos o bom isolamento térmico, acústico e ao fogo que a alvenaria oferece.
É importante salientar que, para podermos usufruir de todas suas qualidades deste
meio construtivo, é necessário ter conhecimento das propriedades dos materiais envolvidos e
seus comportamentos. Além disso, utilizar técnicas de cálculo adequadas para verificar e
prever o comportamento estrutural da edificação sob diferentes solicitações.
Antes de qualquer decisão, deve-se analisar o contexto geral em que o
empreendimento está inserido, como as exigências ao uso a que se destina, as condições
físicas, ambientais, socioculturais, e político-econômicas de cada região em que se inserem os
custos. A seleção dos elementos pertencentes à alvenaria estrutural não pode ser simplesmente
técnica ou tecnológica, mas sim analisar todo o entorno em que a obra está inserida.
Enfim, aumentar a rapidez e manter o mesmo padrão de construção não significa
produzir uma arquitetura pobre, com uma estética fraca com o objetivo somente na
funcionalidade, da mesma maneira que, utilizar materiais e componentes de custo elevado
não, obrigatoriamente, são sinônimos de qualidade. É necessário projetar de forma consciente
e racional, buscando e propondo soluções eficientes, com o objetivo de conseguir um produto
final de qualidade aliado a custos menores.
85
6
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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______. NBR 6136:Blocos vazados de concreto simples para alvenaria – Requisitos.
ABNT. 9p. 2007.
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compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. ABNT. 5p. 2011.
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evolução tecnológica dos processos construtivos em alvenaria estrutural não armada.
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ROSSO,S.. A gravidade como aliada. Pini, Téchne, São Paulo, SP. N12, set./out.
1994.
87
7 ANEXOS
7.1
Anexo 01
Folha A1 contendo a representações da planta baixa, corte BB, corte AA e fachada do
edifício utilizado na metodologia desta monografia.
7.2
Anexo 02
Folha A1 contendo a planta baixa representando a numeração das paredes portantes,
assim como suas áreas de influência utilizadas para os cálculos estruturais. Além disse, a
planta baixa do edifício da modulação de 1° e 2° fiadas da alvenaria estrutural.