Seminário Reabilitação de Fachadas, Vasconcelos&Lourenço (eds.), 2016 51

PAREDES DE ALVENARIA DE FACHADA: SOLUÇÕES E

SUGESTÕES DE MELHORIA DE DESEMPENHO

Luís M. SILVA

Investigador

Universidade do Minho, Guimarães

Andreia MARTINS

Investigadora

Universidade do Minho, Guimarães

Graça VASCONCELOS

Professora Auxiliar

Universidade do Minho, Guimarães

Paulo B. LOURENÇO

Professor Catedrático

Universidade do Minho, Guimarães

SUMÁRIO

As paredes de alvenaria constituem o elemento construtivo mais tradicional das envolventes de

edifícios construídos em Portugal e noutros países europeus nas últimas décadas. Como

soluções de alvenaria tradicionais destacam-se as paredes de alvenaria com tijolo de furação

horizontal e as paredes de tijolo face à vista. Para além das patologias não estruturais

associadas às paredes de alvenaria de fachada, há ainda a considerar a vulnerabilidade sísmica

destas paredes, que tem sido comprovada em sismos recentes em vários países europeus. A

vulnerabilidade está essencialmente associada à inexistência de regras de dimensionamento e à

falta ou reduzida pormenorização construtiva, que deveria ser suportada por um caderno

técnico de encargos ou por uma memória descritiva detalhada. Por este facto, as alvenarias

exteriores apresentam frequentemente um inadequado desempenho funcional e mecânico.

Após uma síntese descritiva de algumas tipologias de paredes de alvenaria usadas em Portugal

e na Europa, apresentam-se alguns estudos e soluções em desenvolvimento para melhorar o

comportamento das fachadas tradicionais à ação sísmica, que poderão ser também

implementadas na reabilitação. Deste modo, pretende-se melhorar as práticas construtivas para

melhoramento do desempenho das fachadas tradicionais.

Paredes de alvenaria de fachada: Soluções e sugestões de melhoria de desempenho 52

1. INTRODUÇÃO

Em Portugal as envolventes tradicionais de edifícios são predominantemente construídas em

alvenaria, tendo-se registado uma evolução das paredes de pano duplo, muito utilizadas na

década de 80, para paredes de pano simples de uso recente. A evolução está muito associada ao

tipo de unidades de alvenaria empregues na construção e nos métodos de isolamento para

melhorar o comportamento térmico dos edifícios. Uma tipologia de envolventes também usada

com alguma frequência em Portugal e em outros países consiste nas paredes de tijolo face à

vista, que geralmente estão ligadas a paredes de alvenaria de enchimento. Para além do

desempenho funcional das envolventes relacionado com a resistência ao fogo, isolamento

térmico e acústico e barreira à infiltração de humidades, é necessário considerar o desempenho

mecânico deste tipo de elemento construtivo em zonas sísmicas, que será o principal foco do

presente trabalho. De facto, apesar das paredes de alvenaria não terem função estrutural é

necessário ter em conta a vulnerabilidade sísmica que tem sido demonstrada em sismos

recentes. No que respeita ao comportamento sísmico de paredes de tijolo face à vista, muito

pouco conhecimento existe acerca do comportamento sísmico.

Desde meados dos anos 50 do século passado que vários autores realizam estudos [1-2] para

avaliar a influência das paredes de alvenaria no comportamento das estruturas de betão armado

dos edifícios, com o objetivo de melhorar a compreensão da contribuição para a resistência e

rigidez lateral dos edifícios, no caso destes serem sujeitos a uma ação horizontal.

Apesar dos recentes sismos em Lefkada em 2003 [3], L’Aquila em 2009 [4] e Emilia Romagna

em 2012 [5], terem permitido observar que as atuais estruturas de betão armado apresentam

uma razoável capacidade de suportar ações sísmicas, o mesmo não sucede com os elementos

considerados não estruturais, onde se incluem as paredes de alvenaria de enchimento. A

capacidade que as estruturas de betão armado apresentam para resistir às ações horizontais

deve-se ao facto destas estruturas já terem sido projetadas de acordo com os códigos de projeto

atuais [6]. No caso das paredes de alvenaria, os mesmos eventos sísmicos permitiram verificar

a existência de problemas no seu comportamento [7], pois este tipo de paredes assumem um

comportamento estrutural para o qual não foram dimensionadas. Este tipo de danos pode

colocar em risco a vida humana, e esta associado a elevadas perdas económicas [8][9], como

aconteceu no sismo de Loma Prieta em 1989 e em Northridge em 1994, onde os custos

associados aos danos em elementos não estruturais atingiram os 30 milhões de dólares

americanos [10].

O eurocodigo 8 [6] apresenta um procedimento simplificado para o cálculo da acao sísmica

para fora do plano para paredes não estruturais, porém é omisso quanto a recomendações de

projeto das paredes de alvenaria de enchimento. Por outro lado, este código, considera que a

verificação de segurança de elementos não estruturais esta garantida se o deslocamento relativo

entre pisos for limitado. Contudo, afirma que devem ser adotadas medidas apropriadas para

evitar o colapso frágil e a desintegração prematura das paredes de alvenaria.

Não considerando apenas estas situações de risco registadas, salienta-se a importância da

investigação na área das paredes de alvenaria, pois estas são uma solução frequentemente

usada em muitos países do Sul e Centro da Europa, sobretudo em edifícios de betão armado,

levando a produção de milhares de unidades de alvenaria todos os anos [11]. A utilização

adequada deste tipo de paredes poderá contribuir para melhorar significativamente o

desempenho dos edifícios em termos funcionais, tendo ainda uma influência estrutural positiva

na resistência lateral do edifício, na sua rigidez e energia de dissipação [12].

Na sequência da necessidade de melhorar o comportamento sísmico das envolventes em

alvenaria, surgiu o projeto europeu INSYSME (606229), tem como principal objetivo o

desenvolvimento de novos sistemas para paredes de enchimento em alvenaria que resistam

melhor a acao sísmica, combinando simplicidade construtiva com baixo custo, e ainda propor

recomendações e procedimentos de cálculo para o projeto, tentando assim preencher um vazio

nos códigos de projeto atuais. Assim, neste artigo apresenta-se a descrição e avaliação

experimental de algum trabalho desenvolvido pela Universidade do Minho no âmbito do

desenvolvimento e validação de soluções de paredes de alvenaria de enchimento com

desempenho sísmico melhorado. Adicionalmente, apresenta-se o trabalho experimental

conduzido recentemente no âmbito da avaliação do comportamento sísmico de paredes de

alvenaria em tijolo face à vista relacionado com o estudo de diferentes ligadores que poderão

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ser usados na ligação da parede de envolvente à parede de enchimento inserida no pórtico de

betão armado. Com anteriormente referido, relativamente pouca informação existe acerca do

comportamento sísmico sobre este tipo de envolvente [13-21], sendo necessário também

avaliar a interação entre a parede alvenaria de tijolo face à vista com o sistema de suporte de

paredes de enchimento inseridas em pórticos de betão armado. Considera-se que este é um

tema relevante a desenvolver, quer no âmbito das novas edificações, quer no campo da

reabilitação.

2. DESCRIÇÃO DAS TIPOLOGIAS DE FACHADAS EM ALVENARIA

2.1. Paredes de alvenaria de enchimento

As paredes de alvenaria de enchimento são uma solução construtiva muito comum em países

do sul e centro da europa, em particular em Portugal, Espanha, Itália, Grécia entre outros. Este

tipo de paredes continua a ser bastante utilizado, principalmente em estruturas de betão

armado, pois apresentam-se como uma solução económica e durável. Para além disso, são

relativamente fáceis de construir e fornecem uma grande liberdade arquitetónica, sendo

capazes ainda de cumprir um conjunto de requisitos como por exemplo a estanquidade, o

conforto acústico, o conforto térmico, a segurança contra incêndios e a boa qualidade do ar

interior [22].

Contudo, existem diversas soluções possíveis para construir paredes de enchimento em

alvenaria. A grande variedade de unidades de alvenaria e de argamassa existentes, assim como

a utilização de conectores e reforços, tornam possível a existência de diversas soluções

diferentes. No caso de Portugal, a utilização de paredes de alvenaria de enchimento teve o seu

grande advento nos anos 60, com a proliferação das construções em betão armado. Desde

então, foram sofrendo algumas evoluções (Figura 1). A solução típica dos anos 60 é uma

solução de parede dupla, onde a parede exterior apresenta maior espessura do que a parede

interior, os panos de parede não possuem qualquer tipo de ligação, e a cavidade entre as

paredes não apresenta nenhum material de enchimento. As unidades de alvenaria utilizadas são

predominantemente de furação horizontal e a argamassa é produzia a traço em obra. Nos anos

70 assistiu-se a uma redução da espessura do pano exterior, que voltaria a aumentar de

espessura nos anos 80, para fazer face aos requisitos térmicos. Para além disso, a cavidade

entre os panos de parede passou a ser preenchida com isolamento térmico. A partir dos anos 90

e atualmente, a solução de parede dupla tem vindo a ser abandonada em detrimento da parede

de pano simples utilizando paredes mais espessas com isolamento térmico pelo exterior.

Figura 1 : Evolução das paredes de alvenaria em Portugal [23].

Neste tipo de paredes, apesar de unidades de alvenaria de furação horizontal ainda serem

bastante utilizadas, tem sido introduzida a utilização dos chamados tijolos térmicos e acústicos

e que possuem furação vertical e propriedades térmicas e acústicas melhoradas.

Ao longo de todos estes anos as unidades de alvenaria mais utilizadas, foram sempre os tijolos

cerâmicos de argila, muito à semelhança do que se passa em outros países europeus. Um

estudo recente realizado no âmbito do projeto de investigação recente na área da proposta de

soluções de reforço de paredes sujeitas a ações sísmicas [24], permitiu caraterizar a geometria

típica das paredes de enchimento utilizadas em Portugal, chegando-se à conclusão de que os

Paredes de alvenaria de fachada: Soluções e sugestões de melhoria de desempenho 54

valores médios dos panos de parede de alvenaria apresentam 4,5m de comprimento por 2,8m

de altura. À semelhança do que se verifica em Portugal, pode-se afirmar que na Europa,

também a solução de paredes dupla e de pano simples, representam a quase totalidade das

tipologias construtivas utilizadas para envolventes de edifícios [25-27].

Em geral as paredes de enchimento estão em contacto com os pórticos de betão armado através

da utilização de juntas de argamassa entre a paredes e os elementos de betão armado. Também

as juntas horizontais e verticais entre as unidades, são preenchidas com argamassa, com

exceção das unidades que possuem encaixes ao nível da junta vertical, em que geralmente não

se coloca argamassa, sendo a junta puramente mecânica. As argamassas utilizadas são em geral

à base de cimento e variam ente a argamassa de classe M2, M5 e a classe M10.

2.2. Parede em tijolo face à vista

Complementarmente à construção de paredes de alvenaria de enchimento, podem existir as

paredes de alvenaria de fachada em tijolo face à vista existentes desde a década de 80 em

países como Portugal, Espanha e Itália em edifícios industriais e residenciais como alternativa

às fachadas tradicionais rebocadas e pintadas. Este sistema construtivo é composto por uma

parede de alvenaria exterior, completamente envolvente a todo ou a parte do edifício ligada

através de elementos de ligação a uma parede interior, que por sua vez é integrada no sistema

estrutural do edifício, transferindo assim as cargas atuantes [28-29]. Em Portugal o sistema de

suporte caracteriza-se pelas paredes de enchimento inseridas em pórticos de betão armado,

porém, como alternativa a este sistema, podem ser considerados outras estruturas de suporte

nomeadamente paredes de betão, estruturas metálicas ou de madeira, como acontece com muita

predominância em regiões desenvolvidas como a américa do norte, europa (Alemanha, Reino

Unido e França) e Austrália [30-31].

Figura 2 : Constituição do sistema de parede de alvenaria de tijolo face à vista

As paredes de alvenaria de tijolo face à vista são construídas principalmente com tijolos

cerâmicos com furação vertical (grupo 2 de acordo com classificação de unidades alvenaria do

Eurocodigo 6 [32]), com diferentes dimensões, cores ou formas. Quando a envolvente é

contínua, a cavidade de ar entre a parede de alvenaria de tijolo face à vista e a parede de apoio,

varia normalmente entre 25 mm a 100 mm de espessura, permitindo a ventilação de ar entre os

panos. Este espaço é também ideal para reduzir as diferenças de pressão, que permite a

dissipação rápida de calor, melhorando a eficiência térmica dos edifícios. Além disso, permite

a recolha da água da chuva que se infiltra na cavidade através da drenagem por gravidade e se

elimina nos orifícios de drenagem exteriores localizados nas juntas abertas. A recolha de água

da chuva da cavidade de ar é feita com uma membrana descontínua (de vinil, borracha, ou um

tecido de cobre). Ao longo da cavidade de ar, os ligadores estão distribuídos segundo uma

densidade geralmente recomendada pelo fabricante tendo em conta que não existem regras

regulamentares, fixando-se normalmente em 5 ligadores/m2. Por sua vez, estes elementos de

ligação devem apresentar três principais funções: (1) promover ligação entre panos, (2)

transferir as cargas laterais atuantes na parede exterior e (3) permitir movimentos no plano para

acomodar e/ou restringir movimentos diferenciais. Complementarmente a estas funções

primárias, os ligadores metálicos podem também funcionar como reforço estrutural horizontal

ou proporcionar continuidade longitudinal. Além disso, para o bom funcionamento do sistema

os ligadores devem: (1) ser firmemente ligados a ambos os panos de alvenaria; (2) ter uma

L.M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P.B. Lourenço 55

rigidez suficiente para transferir cargas laterais com deformações mínimas; (3) ter uma

adequada resistência mecânica; (4) ser resistente à corrosão e (5) ser facilmente instalados para

reduzir erros de montagem e mau desempenho do sistema [33-34]. Esta instalação não deve

interromper a drenagem por gravidade, nem o isolamento da cavidade. No caso de um sismo, o

peso da parede de tijolo face à vista é mobilizado na direção horizontal, e o aumento das forças

de inércia induzidas devem ser transmitidas e absorvidas pelo sistema de suporte. Os ligadores

apresentam diversas formas e espessuras (Figura 3), de acordo com as marcas comerciais e

com o tipo de sistema de suporte utilizado.

Figura 3 : Diferentes ligadores possíveis para paredes de tijolo face à vista [35]

Existem essencialmente dois tipos de ligadores em termos de configuração, nomeadamente de

superfície lisa com ou sem dobragem nas extremidades para melhor ancoragem na argamassa,

ou em forma de chapa desde que se adeque às condições de ancoragem no sistema de suporte.

As paredes de alvenaria de tijolo face à vista são também consideradas como elementos não

estruturais. Porém, devem ser capazes de transferir o seu próprio peso e de transferir as cargas

laterais no plano e fora do plano (devido a sismos e vento) através de ligadores para a estrutura

de suporte. As paredes com o número de pisos acima de três, podem ser apoiadas na laje ou

através de dispositivos especiais, como cantoneiras de aço localizadas ao nível do andar.

Este sistema construtivo apresenta melhorias no desempenho do edifício ao nível estético e

funcional devido às possíveis qualidades inerentes ao sistema: bom isolamento térmico, maior

durabilidade dos materiais e melhor respiração do edifício através da ventilação da fachada na cavidade de ar reduzindo os problemas associados com a humidade e infiltrações.

Consequentemente, pressupõe-se a redução do consumo de energia do edifício, devido ao

melhor conforto térmico e a ausência de pontes térmicas.

Tendo em conta que a parede de alvenaria de tijolo face à vista é separada e independente da

estrutura do edifício, torna este sistema muito interessante no âmbito da reabilitação [28]. De

facto, a construção de parede de tijolo face à vista em edifícios já existentes pode ser uma

mais-valia no âmbito da sua requalificação, pela facilidade de se integrar no edifício existente

através de ligadores adequados.

Apesar das vantagens inerentes à utilização das paredes de tijolo face à vista, problemas

relacionados com o desempenho das paredes podem ser identificados durante a vida útil da

estrutura, ou mesmo em eventos não tão frequentes como é o caso de sismos, uma vez que na

ausência de ligações adequadas se podem apresentar vulneráveis para este tipo de ações [36-

37]. Além disso, tendo em conta a sua massa, a ligação com a estrutura do edifício, bem como

o tipo de estrutura de suporte, estas paredes podem influenciar a resposta dinâmica global do

edifício sob ações sísmicas [16, 38].

3. DEFICIÊNCIAS DE COMPORTAMENTO MECÂNICO EM PAREDES DE

ALVENARIA DE FACHADA

3.1. Alvenaria de enchimento

Como exposto anteriormente, as paredes de enchimento de alvenaria são consideradas

elementos não estruturais, não estando contempladas em qualquer tipo de projeto. No entanto,

na ocorrência de sismo estas paredes são solicitadas por ações horizontais e por isso ocorrem

danos não previstos, uma vez que não foram dimensionadas para qualquer tipo de ação.

Paredes de alvenaria de fachada: Soluções e sugestões de melhoria de desempenho 56

A interação entre a estrutura resistente, normalmente em betão armado, e as paredes de

enchimento pode causar danos, quer na estrutura resistente quer nas próprias paredes de

enchimento. Quando existe uma distribuição irregular da rigidez do edifício em altura, pode

originar-se o mecanismo de colapso de pisos fraco (soft-story), ver Figura 4a, onde se ilustra o

colapso da estrutura ao nível do ré-do-chão, associado à formação de rotulas plásticas nos

pilares deste nível devido a uma alteração significativa da rigidez a este nível relativamente aos

pisos superiores. Uma outra interação negativa pode ocorrer quando os panos de parede não

são preenchidos na totalidade, fazendo com que ocorra corte nos pilares devido à força lateral

introduzida pela escora formada na parede de enchimento (Figura 4b).

(a) (b)

Figura 4 : Deficiências mecânicas devido a paredes de enchimento; (a) soft-story, (b) pilar

curto.

Os tipos de deficiências mecânicas mais comuns registadas nas paredes de enchimento

consistem: (1) na separação do pano de parede da estrutura resistente (Figura 5a), devido à

fraca adesividade entre a parede de enchimento e a estrutura; (2) no desenvolvimento de fendas

diagonais (Figura 5b) devido às forças de corte elevadas induzidas pela ação sísmica e

incompatíveis com a resistência ao corte das paredes; (3) no esmagamento dos cantos da

paredes associadas às elevadas tensões de compressão ao longo da diagonal da parede e que

são superiores à resistência à compressão da alvenaria.

(a)

(b)

(c)

Figura 5 : Exemplo de patologias verificadas no sismo de L'Aquila; (a) separação do pano da

estrutura, (b) fendilhação diagonal, (c) colapso para fora do plano.

Para além das ações no plano da parede, que conduzem aos danos anteriormente descritos,

verificam-se danos frequentes associadas a ações na direção perpendicular ao plano das

paredes, que podem passar pela abertura de fendas horizontais na parte central da parede e

fedas diagonais que ligam a fenda horizontal até aos cantos da parede, terminando muitas vezes

no colapso da parede para fora do seu plano (Figura 5c). Este tipo de dano é frequentemente

motivado: (1) pelo deficiente apoio do pano exterior da parede, devido à correção de pontes

térmicas, (2) pela elevada esbelteza; (3) pela deficiente ligação entre o pano de parede e a

estrutura de betão armado.

L.M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P.B. Lourenço 57

3.2. Alvenaria de tijolo face à vista

As paredes de tijolo face à vista podem apresentar deficiências construtivas, que estão na base

do desempenho mecânico inadequado. Os principais problemas identificados em paredes de

tijolo face à vista consistem: (1) na falta de ligadores entre a parede e tijolo face à vista e a

parede de suporte; (2) no espaçamento maior em relação ao recomendado pelos códigos e

manuais do fabricante; (3) na má qualidade dos materiais. Os ligadores apresentam uma função

fundamental no desempenho das paredes de tijolo face à vista, destinando-se a garantir a

estabilidade lateral dos painéis. A perda de estabilidade separação dos painéis está muitas vezes

associada ao arrancamento de ligadores por deterioração da aderência, argamassa pobre,

comprimento de embebimento insuficiente ou má qualidade dos ligadores. Quando a cavidade

de ar é excessiva ou quando os ligadores são instalados com desníveis entre a parede de suporte

e a parede exterior (Figura 6a) obtém-se um comprimento de embebimento menor. Por outro

lado, os ligadores utilizados em construções próximas de zonas costeiras podem apresentar

corrosão (Figura 6b), traduzindo-se também em problemas de aderência pu mesmo rotura do

ligador. Pode também ocorrer corrosão galvânica como resultado da ligação de dois metais

diferentes (ligadores e armadura de junta por exemplo). Para evitar que os ligadores sofram

corrosão, deve-se prever uma adequada ventilação e drenagem da humidade para o exterior da

cavidade de ar. A proteção contra a corrosão com base em revestimentos de galvanização de

zinco ou a utilização de ligadores em aço inoxidável podem ser a solução ideal a ser concebida

em situações mais extremas.

(a)

(b)

Figura 6 : Exemplos de deficiências nos ligadores; (a) desalinhamento na instalação; (b)

corrosão [38]

Na configuração contínua da parede é muito importante a construção de juntas de dilatação

para acomodar os movimentos diferenciais que podem surgir dos assentamentos no solo ou da

expansão hidrotérmica dos tijolos. A utilização de ligadores flexíveis nestas juntas especiais é

importante a fim de evitar ou reduzir a fissuração e esmagamento local nas paredes de tijolo

face à vista (Figura 7a).

(a) (b)

Figura 7 : Dano nas paredes de tijolo face à vista; (a) fendilhação devido a assentamento do

solo ; (b) colapso parcial de parede de tijolo face à vista devido a movimentos diferenciais e

detalhe de ligador em colapso [39].

A ausência destes dispositivos especiais associado à inexistência das juntas de dilatação, bem

como a insuficiente densidade de ligadores pode causar fendilhação significativa nos edifícios

Paredes de alvenaria de fachada: Soluções e sugestões de melhoria de desempenho 58

(Figura 7a), ou mesmo colapso parcial da parede de tijolo face à vista, tal como se apresenta na

Figura 7b devido à expansão térmica dos tijolos [39].

Para além dos danos devido a defeitos construtivos, registaram-se em sismos recentes

deficiências ao nível das paredes de envolvente, e mais concretamente paredes de tijolo face à

vista. Danos associado a fendilhação diagonal e muitas vezes o destacamento e desintegração

completa do painel exterior foram muito frequentes nos sismos de LÁquila em 2009 e Reggio

Emilia em 2012 em Itália e no sismo de Lorca em 2011 (Figura 8). Este comportamento

deficiente pode estar relacionado com as ligações deficientes ou mesmo inexistentes.

(a)

(b)

(c)

Figura 8 : Exemplos de danos causados por resentes sismos; (a) Reggio Emilia, Italy, 2012; (b)

Lorca, Spain, 2011; (c) L'Aquila, Italy, 2009.

4. NOVAS SOLUÇÕES DE PAREDES DE ENCHIMENTO

Como anteriormente se referiu, a universidade do Minho tem estudado muito recentemente

algumas soluções com vista à melhoria do comportamento sísmico de paredes de enchimento.

Nesta seção apresentam-se a soluções estudadas experimentalmente e alguns resultados

experimentais.

4.1. Descrição do sistema

A Universidade do Minho desenvolveu dois sistemas de paredes de alvenaria alternativos aos

sistemas tradicionais, nomeadamente o sistema Uniko e o sistema Térmico, com o objetivo de

obter um comportamento melhorado à ação sísmica. Os dois sistemas utilizam materiais

comerciais, pelo que a novidade advém da utilização de materiais de ligação com vista ao

melhoramento do comportamento para fora do plano. O sistema Térmico (Figura 9), é um

sistema de parede simples, que mantém a parede rigidamente ligada à estrutura de betão

armado, utilizando para tal uns conectores metálicos colocados de duas em duas fiadas (Figura

10a), para assegurar a ligação entre os pilares e as paredes de enchimento (Figura 10b).

Figura 9 : Proposta do sistema Térmico, visão geral (esquerda), detalhes do sistema (direita).

L.M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P.B. Lourenço 59

Foi também utilizado um reforço metálico constituído por armadura de junta em treliça (Figura

10b) ao nível das juntas horizontais para aumentar a resistência da parede e da capacidade de

deformação, bem como para controlar o dano. A unidade de alvenaria utilizada (ver Figura

10c) é produzida em Portugal e possui furação vertical, apresentando características térmicas e

acústicas melhoradas. Para a argamassa, adotou-se a classe M10, pré-doseada, à qual é apenas

necessário juntar água. Neste sistema apenas é utilizada argamassa nas juntas horizontais e na

interface entre a parede e a estrutura de betão armado. O travamento nas juntas verticais

consegue-se através do encaixe existente nas unidades de alvenaria.

Espera-se que este sistema apresente um bom comportamento para ações no plano e

particularmente a ações para fora do plano permitindo assim reduzir alguns dos danos causados

por este tipo de ações. No caso do comportamento fora do plano, a existência de conectores

entre a parede e os pilares e o reforço nas juntas horizontais deverá melhorar o desempenho,

reduzindo a possibilidade de colapso para fora do plano.

(a)

(b)

(c)

Figura 10 : Componentes utilizados no sistema Térmico; (a) conector metálico; (b) armaduras

de junta; (c) unidade de alvenaria

O processo de construção deste sistema é semelhante ao de uma parede de alvenaria de

enchimento corrente. A construção começa com a colocação de uma camada de argamassa

sobre a viga inferior ao longo da linha da construção de parede (Figura 11a). Posteriormente,

executa-se o assentamento corrente das unidades de alvenaria tendo em conta o devido

alinhamento vertical e horizontal (Figura 11b). A cada duas fiadas de tijolos, é efetuada a

furação nos pilares para fixar o conector metálico (ver Figura 11c). Procede-se à colocação da

armadura treliçada embebida na argamassa de junta (Figura 11d,e). A construção da parede

prossegue com o assentamento de mais duas fiadas de tijolos (Figura 13f), repetindo-se assim

todo o processo até à parede estar terminada. A ligação da parede à via superior é feita através

de uma camada de argamassa.

No sistema Uniko (Figura 12) mantém-se a parede rigidamente ligada à estrutura de betão

armado através da utilização de argamassa e varões metálicos que são ancorados na viga

superior e inferior do pórtico de betão armado e posicionados nas unidades de alvenaria. A

colocação da armadura vertical é feita nas reentrâncias exteriores das unidades de alvenaria

(designadas por Uniko), ver Figura 12. Este bloco cerâmico possui furação vertical e um

sistema de encaixe do tipo macho fêmea, com a forma de uma cauda de andorinha, ao longo da

direção vertical, ver Figura 13a, e dimensões de 250mm de altura por 250mm de comprimento,

por 100mm de espessura. Nesta solução as unidades de alvenaria são colocadas alinhadas de

forma a construir uma junta vertical continua através da utilização dos encaixes presentes na

unidade de alvenaria (Figura 13b). Com base neste sistema explora-se a capacidade de

deslizamento das juntas verticais ao longo do encaixe vertical e assim a possibilidade de maior

dissipação de energia. O comportamento mecânico para fora do plano deverá ser melhorado

colocando um conjunto de varões metálicos de 6mm de diâmetro colocado nas reentrâncias

laterais dos tijolos, ver Figura 14a), sendo também ligados às vigas superior e inferior do

pórtico de betão armado através de uma ancoragem química da Hilti (HIT-HY 200-A). Para as

juntas horizontais e utilizada uma argamassa de assentamento pré-doseada da classe M10 a

qual e apenas necessário adicionar água, tal como utilizado no sistema Térmico. No caso do

sistema uniko, o processo construtivo é similar ao processo normal de construção de uma

parede de alvenaria de enchimento embora com algumas alterações. A adição de uma armadura

vertical implica trabalhos anteriores, que precisam de ser realizados antes de começar a

construção do pano de alvenaria.

Paredes de alvenaria de fachada: Soluções e sugestões de melhoria de desempenho 60

(a)

(b)

(c)

D6.1 – Practical demonstration of wall construction

6th Step– Applicationofthereinforcementinmortarlayer

(d)

(e)

(f)

Figura 11 : Processo construtivo do sistema Térmico; (a) colocação de argamassa, (b)

assentamento de unidades, (c) colocação do conector metálico, (d) colocação da armadura de

junta, (e) colocação de argamassa, (f) assentamento de unidades.

Figura 12 : Sistema Uniko: visão geral (esquerda), detalhes do sistema (direita).

(a)

(b)

Figura 13 : Sistema Uniko; (a) unidade de alvenaria, (b) aspeto final do painel de alvenaria.

L.M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P.B. Lourenço 61

O processo de construção começa com a perfuração de furos para a fixação da armadura

vertical nas vigas superior e inferior, ver Figura 14a. Depois de protegidas as furações é

colocada a primeira camada de argamassa sobre a viga inferior ao longo da linha da construção

de parede (Figura 14b). Depois disso, é feito o assentamento da primeira fiada de blocos

cerâmicos, garantindo-se o perfeito alinhamento vertical e horizontal, ver Figura 14c. O

processo é repetido até que o pano de alvenaria esteja finalizado. A aplicação do reforço

vertical é realizada após a conclusão da parede de alvenaria. Depois da limpeza dos furos

(Figura 14d), os mesmos são preenchidos com a ancoragem química (Figura 14e), as

armaduras são colocadas nas reentrâncias laterais dos tijolos e inseridas nas furações

previamente realizadas já com a ancoragem química, sendo posteriormente fixadas ao pano de

alvenaria com argamassa (Figura 14f). A ligação entre o pano de alvenaria de enchimento e os

pilares de betão armado é realizada através da aplicação de argamassa de assentamento da

alvenaria. A ligação da parede à viga superior é também efetuada com a argamassa de

assentamento.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Figura 14 : Processo construtivo do sistema Uniko; (a) furação para os varões, (b) colocação de

argamassa, (c) colocação dos tijolos, (d) limpeza dos furos, (e) aplicação dos varões, (f)

colocação da argamassa

4.2. Desempenho estrutural

A definição das dimensões do pórtico tipo para utilizar neste estudo foi feita utilizando os

resultados do trabalho de recolha de dados de edifícios do parque imobiliário português, a

partir de diferentes cidades em Portugal realizado por Furtado et al. (2014) [24]. Devido às

limitações do laboratório da universidade do Minho, foi decidido ensaiar paredes em escala

reduzida (1:1.5) (Figura 15a). Para isso, foi utilizada a Lei de semelhança de Cauchy. O

esquema de reforço e geometria adotada para o pórtico de betão armado estão apresentados na

Figura 15b. O aço utilizado para a construção do pórtico de betão armado e para o reforço do

painel de alvenaria de enchimento foi da classe A400NR, com uma resistência à tração de

cerca de 400MPa. No caso do betão usado para a construção do pórtico de betão armado, foi

utilizado um betão da classe C55/67.

A configuração de ensaio utilizada para a avaliação do comportamento de paredes de alvenaria

de enchimento utilizada nos ensaios cíclicos no plano encontra-se indicado na Figura 16a. O

pórtico com a parede de alvenaria é ligado a uma laje de reação através de varões metálicos

ancoradas de modo a evitar deslizamentos e levantamento induzidos pelo carregamento

horizontal. O movimento para fora do plano no topo do pórtico é restringido pela colocação de

perfis metálicos em forma de L colocados paralelamente à viga superior. Cada um dos perfis

possui 3 rolamentos, para minimizar ou mesmo eliminar ao atrito entre os perfis em L e a viga

superior do pórtico durante o ensaio.

Paredes de alvenaria de fachada: Soluções e sugestões de melhoria de desempenho 62

(a)

(b)

Figura 15 : Esquema do pórtico ensaiado; (a) geometria; (b) esquema de armaduras

No topo de cada um dos pilares do pórtico é montado um atuador hidráulico, através dos quais

se aplica uma força de 200kN, correspondeste a 30% da capacidade axial dos pilares. Estes

atuadores hidráulicos foram ligados a dois sistemas rotulados por 4 varões de aço de 16mm,

que por sua vez estão ligados à laje de reação através de varões metálicos. Para aplicar a carga

horizontal foi utilizado um atuador servo-hidráulico de 250kN, ligado à parede de reação e à

paredes de ensaios através de placas rótula que permitem pequenas rotações do atuador de

forma a acompanhar o movimento da parede quando submetida a ações horizontais. A placa

rotulada onde se liga o atuador está ligada a uma outra no topo oposto da vista superior através

de dois varões de aço de 50mm de forma a ser possível efetuar o carregamento cíclico. Na

Figura 16b apresenta-se o esquema da instrumentação para registo dos deslocamentos mais

relevantes durante o ensaio.

(a)

(b)

Figura 16 : Ensaio no plano; (a) esquema de ensaio: (b) instrumentação.

Para registar os deslocamentos nos pontos selecionados foram utilizados dezoito transdutores

de deslocamento (LVDT). Dois dos LVDT’s (L1 e L2) foram montados nas diagonais do

painel de alvenaria, para medir a sua deformação, enquanto que oito foram montados de forma

a medir os deslocamentos relativos entre o painel de alvenaria e o pórtico de betão armado (L3

a L10). Os LVDT’s L11 e L12 foram utilizados para registar os deslocamentos horizontais e

verticais entre o pórtico e a viga metálica inferior, enquanto que que os LVDT’s L13, L14, L15

e L16 foram utilizados para registar os deslocamentos horizontais e verticais entre as vigas

metálicas e a laje de reação. Os LVDT´s L17 e L18 registam os deslocamentos horizontais

aplicados ao pórtico ao nível da viga superior do pórtico.

Os ensaios no plano foram realizados em controlo de deslocamento, impondo diferentes níveis

de deslocamento através do atuador hidráulico servo-controlado. A lei de carregamento é

composta por um sinal sinusoidal com 16 ciclos de deslocamento diferentes que começam nos

0.5mm (0.026% drift) até um deslocamento de 75mm, correspondente a um drift de 3.94% [40-

41]. Cada ciclo de deslocamento é repetido duas vezes, à exceção do primeiro que é repetido

seis vezes. A amplitude ai+1 do ciclo i +1 é 1.4 vezes a amplitude ai do ciclo i [40].

L.M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P.B. Lourenço 63

Os resultados experimentais apresentados neste artigo, é composta por três paredes dizem

respeito a três provetes, nomeadamente um pórtico sem paredes de enchimento, um pórtico

com parede de enchimento do sistema Térmico e um pórtico com o sistema Uniko.

Com o objetivo de comparar os resultados dos ensaios consideraram-se as envolventes

monotónicas das curvas histeréticas obtidas para cada uma das paredes, ver Figura 17. As

forças registadas correspondem à força registada na célula de carga do atuador colocado a meia

altura da viga superior. O deslocamento horizontal da parede consiste no deslocamento medido

no LVDT 18.

Figura 17 : Envolventes monotónicas dos diagramas força-deslocamento dos ensaios no plano

No caso do pórtico de betão armado sem preenchimento, o provete atingiu uma força máxima

lateral de 68kN, para um deslocamento de 53mm, o que corresponde a uma relação entre o

deslocamento horizontal e a altura a que o atuador foi colocado (drift lateral) de 2.78%. Depois

de atingir a carga máxima, verifica-se uma ligeira diminuição da força lateral para 66kN,

registada para o deslocamento de 75mm (3.94% drift). Na direção negativa o provete apresenta

um comportamento similar. A carga máxima é de -54kN para um deslocamento de -47mm

(drift de 2.47%). Para o deslocamento máximo de -75mm a força registada foi de 52kN.

Para o caso do pórtico preenchido com a parede do sistema uniko, a carga máxima foi de 95kN

para um deslocamento lateral de 40mm, correspondente a um drift lateral de 2.08%. No ciclo

seguinte, a força lateral reduziu o seu valor para próximo dos 80kN, quando o deslocamento

registado atingiu os 55mm (2.92% drift), correspondente ao último ciclo, já que o curso do

atuador não permitia deslocamento de maior amplitude. Na direção negativa, a carga máxima

foi de -86kN para um deslocamento lateral de -40mm, tendo depois decrescido para cerca de

-65kN o deslocamento de -55mm (último ciclo).

Para o pórtico preenchido com a parede com o sistema térmico, regista-se um grande aumento

de força lateral relativamente aos restantes provetes. Neste caso a força lateral máxima atingida

foi de 167kN para um deslocamento lateral de 20mm (1.04% drift), evidenciando um grande

aumento de rigidez face aos outros dois ensaios. No entanto, verifica-se uma acentuada

degradação da resistência após a força máxima, atingindo uma força de 95kN para o

deslocamento de com um deslocamento de 55mm (último ciclo). Na direção negativa, o

comportamento é bastante semelhante, sendo a carga máxima de 155kN, para o deslocamento

de -20mm. A força última foi de -84kN.

Através dos resultados obtidos é possível concluir que a presença de um painel de parede de

enchimento altera significativamente a resposta global (ver Figura 18). No caso do sistema

Paredes de alvenaria de fachada: Soluções e sugestões de melhoria de desempenho 64

uniko, é possível concluir que o painel de alvenaria aumenta a resistência lateral em cerca de

40%. O desenvolvimento da curva é semelhante ao do pórtico de betão armado, mas apresenta

uma maior rigidez inicial e maior resistência lateral. A força lateral máxima no sistema uniko é

atingida para um menor valor de drift (2,08%), em comparação com o drift correspondente à

força máxima de 2.78% obtido no pórtico sem preenchimento.

Por sua vez, verifica-se que a influência da parede do sistema Térmico tem uma influência

significativamente maior na resposta global. Neste caso, a resistência máxima tem um aumento

de 150% em relação ao pórtico sem preenchimento. Na fase inicial, o grande aumento de

rigidez leva a que a força máxima seja atingida para um deslocamento inferior, correspondente

a um drift relativamente de 1.04%). Despois de atingida a resistência máxima, o dano da

parede acumula-se e a sua contribuição a a resposta global reduz-se, havendo uma aproximação

da carga última ao valor da carga obtida no pórtico sem preenchimento.

5. NOVOS DESENVOLVIMENTOS NO DESEMPENHO MECÂNICO DE PAREDES

DE ALVENARIA DE TIJOLO FACE À VISTA

Como anteriormente mencionado, as paredes de alvenaria de tijolo face à vista apresentam

considerável vulnerabilidade sísmica apesar de se considerarem elementos não estruturais. Um

dos aspetos centrais identificados como causa desta vulnerabilidade consiste na ausência ou

espaçamento elevado dos ligadores entre as paredes de tijolo face à vista e a estrutura de

suporte. Assim, considera-se que um dos primeiros aspetos a estudar consiste na avaliação do

comportamento da ligação entre a parede de tijolo face e as paredes de enchimento,

considerada o suporte mais comum das paredes de tijolo face à vista.

Para este efeito, foi definida uma campanha de ensaios experimentais considerando uma

ligação típica com os objetivos de: (i) avaliar a influência de diferentes características dos

ligadores, nomeadamente espessura, geometria e rigidez no comportamento das ligações; (ii)

avaliar um método de aplicação alternativo (ancoragem química) possível de adaptar a

soluções de reabilitação e (iii) descrever e catalogar os tipos de rotura e comportamento de

todas as soluções estudadas. Foram realizados numa primeira face ensaios de aderência [42] e

numa segunda fase ensaios cíclicos de tração, compressão e corte. Nesta secção são expostos

os procedimentos principais e resultados experimentais da campanha experimental.

5.1. Descrição dos materiais e procedimentos

Foram construídos provetes representativos da ligação entre a alvenaria de tijolo face à vista

com a alvenaria de enchimento considerando um prisma de alvenaria representativo da parede

de tijolo face à vista e um prisma de alvenaria representativo da alvenaria de enchimento, ver

Figura 18. De modo a aumentar a representatividade das amostras, metade dos prismas de

alvenaria possuem junta vertical com o objetivo de avaliar a influência da proximidade das

juntas verticais na ligação (Figura 18).

Figura 18 : Esquemas representativos das amostras consideradas

As unidades de tijolo face à vista têm dimensões 237mmx115mmx60mm (comprimento x

espessura x altura) com furação vertical. As amostras foram construídas com argamassa pré-

doseada hidrófuga recomendada pelo fabricante dos tijolos, apresenta uma resistência à

compressão de 5MPa (com um coeficiente de variação, COV, de 15%) e uma resistência à

flexão de 3MPa (COV de 12%). Para a alvenaria de enchimento foram selecionadas as

L.M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P.B. Lourenço 65

unidades de tijolo com aproximadamente 300 milímetros de comprimento, 150 milímetros de

espessura e 200 milímetros de altura, tendo em conta a tipologia comum das paredes duplas

usadas desde os anos oitenta. A argamassa de assentamento pré-doseada usada para assentar as

unidades de alvenaria (M10) apresentou uma resistência à compressão de 6 MPa (COV de

3,41%) e 2.5 MPa (COV de 6%) de resistência à flexão.

Foram considerados seis tipos de ligadores (Figura 19), sendo as propriedades geométricas

gerais indicadas na Tabela 1. À exceção do ligador T6, composto de fibra de basalto, todos os

outros ligadores são em aço inoxidável.

Figura 19 : Tipologias de ligadores

Tabela 1 – Resumo das principais características dos ligadores

Características T1 T2 T3 T4 T5 T6

Comprimento (mm) 225 225 220 250 245 225

Diâmetro (mm) 6 5.5/12 3 3 8 7.5

Foram considerados 6 provetes em cada tipologia de ligador. Todos os ligadores foram

colocados nas juntas de argamassa horizontais na alvenaria de tijolo face à vista. À exceção do

ligador de tipologia T5, todos os outros ligadores foram também incorporados na argamassa de

alvenaria de enchimento. O ligador de tipologia T5 foi fixado diretamente no tijolo de

alvenaria de enchimento através de ancoragem química seguindo as recomendações do

fabricante e prática construtiva. Relativamente ao comprimento de embebimento, nas amostras

de tijolo face à vista, foi considerado o comprimento de cerca 60 milímetros e 70 mm nos

tijolos de alvenaria de enchimento. No caso de ligador de tipologia T5 o comprimento de

ancoragem foi de aproximadamente 75 milímetros dentro do tijolo.

Os ensaios foram realizados num pórtico metálico de reação associado a um sistema de

controlo e a um sistema de aquisição que permite o registo automático das forças e

deslocamentos. A carga foi aplicada por meio de um atuador hidráulico e medida através de

uma célula de carga com uma capacidade máxima de 10 kN. Nos provetes sujeitos à tração-

compressão cíclica, os deslocamentos foram medidos através de 5 LVDTs (transdutor

diferencial variável linear) ligados ao atuador, tijolos e alvenaria de tijolos de face à vista, tal

como se apresenta na Figura 20. O LVDT 1 mede o deslocamento do atuador. Este LVDT

controla o ensaio uma vez que se atribui a este a lei de deslocamentos impostos no ensaio. O

LVDT 2 mede o deslocamento relativo entre o pórtico rígido e o pano de alvenaria de

enchimento, o LVDT 3 mede o deslocamento relativo entre os dois panos, o LVDT 4 mede o

deslocamento relativo entre o pórtico rígido e o pano de alvenaria face à vista na fiada superior

e o LVDT 5 mede o mesmo deslocamento, mas em relação à fiada inferior. Nos provetes

sujeitos ao corte, as deformações/deslizamentos dos ligadores foram medidos por meio de 3

LVDTs de acordo com a configuração indicada na Figura 21b. O LVDT 1 mede o

deslocamento do atuador, o LVDT 2 mede o deslocamento relativo entre o pano de alvenaria

de enchimento e alvenaria de tijolo face à vista e o LVDT 3 mede o deslocamento relativo

entre a estrutura de suporte e o provete de alvenaria de enchimento.

Os blocos de alvenaria de enchimento e de tijolo face à vista foram confinados através da

utilização de placas de aço previamente niveladas. O confinamento na direção transversal ao

deslocamento do ligador pretende simular o confinamento em situação real, assumindo-se um

valor entre 2% a 3% da capacidade resistente à compressão da alvenaria de cada tipologia. A

Paredes de alvenaria de fachada: Soluções e sugestões de melhoria de desempenho 66

lei de deslocamentos para cada uma das tipologias de ensaio indicadas na Figura 21 é

introduzida automaticamente no programa de controlo do ensaio e o LVDT no qual é imposta a

lei está ligado ao atuador.

Cada ciclo do protocolo de ensaio é completado em cerca de 200 segundos, perfazendo no total

cerca de 28 ciclos. A repetição dos ciclos em cada amplitude de deslocamento foi considerada

para explorar a degradação da força e rigidez. Todos os ensaios foram realizados pelo menos

28 dias após a construção da amostra.

(a)

(b)

Figura 20 : Configuração dos ensaios; (a) compressão-tração; (b) corte

(a)

(b)

Figura 21 : Lei de deslocamento para os ensaios cíclicos; (a) compressão-tração; (b) corte

5.2. Análise do desempenho mecânico

O comportamento cíclico das ligações é analisado com base nos diagramas médios de força-

deslocamento apresentados na Figura 22 e Figura 23, para os ensaios compressão-tração e corte

respetivamente. Nos ensaios de compressão-tração foram determinados alguns parâmetros

mecânicos que contribuem para uma melhor análise e comparação das diferentes soluções de

ligação, nomeadamente a capacidade máxima à tração e compressão (Fmax), deslocamento

correspondente à força máxima (max) e rigidez inicial (K). A rigidez inicial foi também

L.M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P.B. Lourenço 67

obtida nos ensaios de corte (ver Tabela 2). A resistência à tração é definida como a carga

máxima medida na célula de carga. Note-se que a resistência máxima ao corte não foi atingida,

tendo-se registado o comportamento característico até um deslocamento que em condições

reais possa representar a deformação possível da parede por exemplo durante um sismo. A

rigidez inicial é determinada através da secante no diagrama força vs deslocamento, para um

deslocamento correspondente ao final do primeiro ciclo de carga, ou seja, 2mm nos ensaios de

compressão-tração e 4mm para os ensaios de corte.

Figura 22 : Diagramas força vs deslocamento de cada tipo de ligação sujeitas à compressão-

tração

Em relação aos resultados dos ensaios de tração-compressão (Figura 22), verifica-se que os

diagramas não são em geral simétricos, o que reflete o comportamento diferente da ligação

quando submetida a ações de tração e compressão. O comportamento não linear inicia-se para

pequenos deslocamentos em todas as ligações mas com maior destaque para as ligações com

ligadores de tipologia T1 e T6 e principalmente em tração. O efeito de “pinching” é

particularmente evidente nas ligações com ligadores T2, T3 e T4, e é mais significativo à

medida que os deslocamentos aumentam. O comportamento da ligação com o ligador T2

apesenta um comportamento diferentes dos restantes, considerando-se a que tem melhor

comportamento, uma vez que apresentam resistências semelhantes à tração e compressão.

Estes valores estão claramente acima da resistência obtida nas restantes ligações. Este

comportamento diferenciado está associado à geometria do ligador, que proporciona uma boa

resistência de aderência em tração devido à geometria das extremidades e uma boa resistência à

compressão devido à área efetiva da secção do ligador. Note-se que em compressão a

influência do comportamento do ligador à compressão é condicionante no comportamento,

enquanto que na compressão a resistência de aderência do ligador embebido nas juntas de

argamassa controla o comportamento em tração. O diferente mecanismo de resistência à tração

e compressão dos ligadores justifica o comportamento diferente nas ligações com os ligadores

da tipologia T3 e T4 em tração e compressão. Ambas as ligações apresentam um

comportamento melhor à tração do que em compressão devido ao facto de apresentarem um

diâmetro reduzido da seção transversal o que aumenta a sua esbeltez e por isso um

comportamento mais desfavorável à compressão. Ao contrário, as ligações com ligadores de

tipologia T1 e T6 têm uma menor resistência à tração quando comparada com a resistência à

tração que apresenta valores muito reduzidos. De facto, estes ligadores têm um maior diâmetro

em comparação com os ligadores de tipologias T3 e T4, o que é determinante no

comportamento em compressão. No entanto, devido à superfície lisa dos ligadores, a

resistência de aderência é muito reduzida, registando valores da resistência à tração muito

baixos. As ligações com o tipo de ligadores T5, que se poderá utilizar em reabilitação pois

possui um método de fixação através de ancoragem química, apresentaram um comportamento

intermédio em comparação com as restantes ligações. No entanto, é importante salientar que o

Paredes de alvenaria de fachada: Soluções e sugestões de melhoria de desempenho 68

comportamento à tração e compressão é aproximadamente o mesmo, o que se poderá

considerar uma vantagem.

Tabela 2 – Resumo das características determinadas nos ensaios de compressão-tração e corte

Fmax

(kN) C.O.V (%)

max

(mm) C.O.V (%)

E

(kN/mm) C.O.V (%)

Co

mp

ort

am

ento

à c

om

pre

ssã

o T1 2.61 2.38 4.49 43.45 1.08 23.53

T2 3.19 25.09 2.73 46.51 1.18 20.91

T3 1.24 17.76 3.03 47.01 0.33 30.00

T4 1.21 14.89 2.45 58.44 0.57 8.92

T5 1.32 16.85 2.71 53.20 0.51 20.91

T6 2.49 23.67 5.38 36.44 1.07 29.00

Co

mp

ort

am

ento

à t

raçã

o

T1 0.98 13.16 1.78 13.94 0.47 10.13

T2 3.12 24.00 4.68 29.61 0.89 18.32

T3 1.68 25.00 5.11 73.55 0.20 25.00

T4 2.35 4.22 9.48 35.35 0.58 17.27

T5 1.20 27.13 3.37 38.43 0.47 25.37

T6 1.00 31.12 0.81 25.62 0.41 60.46

Co

mp

ort

am

ento

ao

co

rte

T1 - - - - 0.057 20.45

T2 - - - - 0.062 25.89

T3 - - - - 0.025 29.71

T4 - - - - 0.025 30.30

T5 - - - - 0.022 28.24

T6 - - - - 0.049 21.91

Em relação ao comportamento pós-pico das ligações, é possível concluir que há um decréscimo

de resistência à medida que os deslocamentos aumentam. A perda de contacto dos ligadores

com a argamassa provoca o seu deslizamento, o que resulta na redução de força resistente.

Quando o contacto é restaurado, a resistência é recuperada ligeiramente. A rigidez inicial é

mais elevada quando a carga máxima é maior, o que significa que a rigidez inicial está

diretamente relacionada com a força máxima, tal como seria expectável.

Nos ensaios de carregamento ao corte, como era previsível, os diagramas histeréticos típicos

são aproximadamente simétricos, resultado do carregamento simétrico aplicado ao nível do

ligador bem como do comportamento simétrico dos ligadores (Figura 23). Os ligadores

evidenciam um comportamento não linear muito prematuro, uma vez que os ciclos de histerese

se iniciam nos primeiros ciclos de deslocamento. Os diagramas força-deslocamento do ligador

de tipologia T2 apresenta o efeito “pinching”, que deverá estar associado à geometria e à

deformação do ligador. As ligações com os ligadores T1 e T6 apresentam um diagrama força-

deslocamento semelhante, embora o ligador T1 apresente maior resistência e tenha um

comportamento consideravelmente mais dissipativo. Um outro grupo de provetes com

comportamento similar em termos de diagramas força-deslocamento são os provetes com os

ligadores T3, T4, e T5, o que se justifica pela semelhança de geometria e rigidez do ligador.

Através dos valores da rigidez de corte nos provetes indicados na Tabela 2, constata-se que a

rigidez dos ligadores T3, T4 e T5 é muito semelhante a claramente inferior à rigidez das

ligações com os ligadores T1, T2 e T6.

Nos ensaios cíclicos de compressão-tração, vários modos de rotura foram observados,

incluindo o arrancamento do ligador (Figura 24a), a rotura do ligador quer na interface da junta

de argamassa, quer no comprimento livre do ligador devido à fadiga das cargas cíclicas (Figura

24b,c) e rotura do ligador em compressão por instabilização do ligador (Figura 24d). As roturas

observadas de arrancamento do ligador sob ações de tração localizaram-se no prisma de

alvenaria de tijolo face à vista, que se justifica por esta argamassa envolvente apresentar menor

resistência à compressão do que a argamassa utilizada na alvenaria de enchimento.

O modo de rotura obtido na generalidade dos casos nos ensaios de corte foi a deformação

permanente dos ligadores com ligeiro arrancamento (Figura 25).

L.M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P.B. Lourenço 69

Figura 23 : Diagramas força vs deslocamento de cada tipo de ligação sujeitas ao corte

Figura 24 : Modos de rotura típicos nos ensaios compressão-tração; (a) arrancamento do

ligador, (b) rotura do ligador na interface da junta de argamassa e (c) rotura do ligador no

comprimento livre e (d) encurvadura do ligador

Figura 25 : Modos de rotura nos ensaios de corte; (a) deformação permanente, (b)

arrancamento da fixação do ligador T5 e (c) degradação na argamassa envolvente ao ligador.

Considera-se que este dano observado nos ligadores não impede que a resistência dos ligadores

continue a aumentar como se pode verificar pelos diagramas força-deslocamento anteriormente

apresentados. No caso do ligador de tipologia T5, ocorreu a extração total do ligador e fixação,

destruindo parte do tijolo como se pode ver na Figura 26b. Este dano demonstra que a ligação

do ligador metálico ao tijolo através de bucha química é menos efetiva quando comparada com

o embebimento em junta de argamassa. Devido à fadiga existente nos ensaios cíclicos, por

vezes a argamassa envolvente apresentava alguma degradação (Figura 25c), nas não parece

afetar o desempenho do ligador.

Paredes de alvenaria de fachada: Soluções e sugestões de melhoria de desempenho 70

6. CONCLUSÕES

Neste artigo foram apresentados dois sistemas construtivos para paredes de alvenaria de

enchimento, propostos pela universidade do Minho no âmbito do projeto INSYSME.

Apresentou-se ainda os resultados obtidos dos ensaios no plano, realizados para a validação

experimental destas duas soluções. Nos ensaios cíclicos no plano o pórtico com o sistema

uniko conseguiu alcançar mais 40% de força lateral, quando comparado com o pórtico sem

preenchimento. Já no caso do pórtico com o sistema térmico, o acréscimo de resistência foi da

ordem dos 150%. O comportamento global das curvas foi semelhante nos casos do pórtico sem

preenchimento e do pórtico com o sistema uniko, apresentando uma ligeira redução da força

lateral após a força máxima ter sido atingida, mas com um desenvolvimento semelhante. No

caso do pórtico com o sistema térmico, conclui-se que o sistema é muito mais rígido e capaz de

suportar mais carga que o sistema uniko. Em relação ao pórtico de betão armado, consegue um

acréscimo de 150% de capacidade de carga. Apesar de suportar mais carga, esta solução atinge

o máximo para valores de drift mais baixos. Após o pico de carga, existe uma enorme

degradação da capacidade de carga, aproximando o valor para próximo dos valores do sistema

uniko.

No que diz respeito às paredes de tijolo face à vista, que consistiu numa tipologia de fachada

bastante utilizada na construção de edifícios na década de 80 e 90, a colocação de ligações

suficientes e de boa qualidade entre a parece de tijolo face à vista e o sistema de suporte é

determinante no comportamento da parede para ações laterais. Isto justifica a relevância do

estudo experimental efetuado recentemente com vista à análise do comportamento de ligações

com diferentes ligadores a diferentes combinações de carga. Com base nos resultados obtidos,

conclui-se que a geometria dos ligadores tem uma influência significativa no comportamento

cíclico à tração e compressão: (1) a resistência de aderência na parte do ligador embebido

determinante na resistência da ligação à tração; (2) o comportamento da ligação à compressão é

governado pelo desempenho do ligador à tração. Em termos de desempenho das amostras

sujeitas à compressão e corte, o principal fator que influencia a resistência e a rigidez é a

espessura do ligador. Quanto menor a área da secção transversal e mais esbelto é o ligador,

menor resistência a ligação apresenta sob estes carregamentos. A geometria apresentada pelas

extremidades dos ligadores a serem embebidas nas juntas de argamassa, assim como o

comprimento de embebimento não influenciam significativamente a resistência à compressão e

corte. No que diz respeito ao método de aplicação alternativo, possível de se utilizar no âmbito

da reabilitação (ligador T5), verificou-se que combina bem o comportamento à tração e

compressão, o que poderá ser vantajoso em relação aos ligadores que apresentam um

comportamento à compressão deficitário ou em relação aos ligadores de superfície lisa que

apresentam uma resistência à tração reduzida. Da análise dos padrões de dano das ligações

submetidas à tração verifica-se maioritariamente o arrancamento do ligador da junta de

argamassa, ainda que por vezes haja roturas pelo ligador resultante da fadiga da ligação devido

ao carregamento cíclico. Nos carregamentos de compressão e corte, a capacidade resistente da

ligação é mais governada pelo comportamento do ligador, sendo a interação entre o ligador e a

alvenaria (junta de argamassa) menos determinante.

7. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem o financiamento do Sétimo Programa-Quadro da União Europeia para a

investigação no âmbito do projeto europeu INSYSME- Innovative systems for earthquake

resistant masonry enclosures in rc buildings (Nº 606229).

Este trabalho também foi apoiado pela FCT (Fundação Portuguesa para Ciência e Tecnologia),

através do financiamento do centro de investigação ISISE (UID/ECI/04029/2013) e pela bolsa

de doutoramento SFRH/BD/96484/2013.

L.M. Silva, A. Martins, G. Vasconcelos, P.B. Lourenço 71

8. REFERÊNCIAS

[1] Jorquera, L. G. - “Estudio experimental sobre la resistencia de muros de albãnileria

sometidos a cargas horizontales”, Revista del IDIEM, 3, 1964.

[2] Fiorato, A.E., et al. - “An investigation of the interaction of reinforced concrete frames

with masonry filler walls", University of Illinois, 1970.

[3] Karakosta,s C., Lekidis, V., Makarios, T., Salonikios, T., Sous, I., Demosthenous, M. -

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Nacional de Engenharia Civil, 12-14 Outubro, Lisboa, 2016. (Aceite para publicação).