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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Projeto de edifícios em alvenaria estrutural não armada de blocos cerâmicos segundo a NBR 15812 Miller Kelsio Ferreira Amaru Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de São Carlos como parte dos requisitos para a conclusão da graduação em Engenharia Civil Orientador: Prof. Dr. Sydney Furlan Júnior São Carlos 2010

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Projeto de edifícios em alvenaria estrutural não armada de blocos cerâmicos segundo a NBR 15812

Miller Kelsio Ferreira Amaru

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de São Carlos como parte dos requisitos para a conclusão da graduação em Engenharia Civil Orientador: Prof. Dr. Sydney Furlan Júnior

São Carlos 2010

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DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho à minha mãe por todo apoio, incentivo e dedicação durante essa caminhada.

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AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus por sempre estar ao meu lado, ajudando-me a enfrentar e vencer todas as

barreiras que surgem na vida.

Ao Prof. Dr Sydney Furlan Júnior, por aceitar-me como orientado, pela paciência,

esclarecimento das dúvidas, pela compreensão e incentivo durante as etapas deste

trabalho.

A todos os colegas que fiz nesses anos de convivência na graduação, pela paciência e

incentivo durante todos os trabalhos, em especial: Mirna, Evandro, Eric, Thiago, Natália.

Aos professores que verdadeiramente gostam do que fazem e ensinam com qualidade.

Aos técnicos de laboratório e funcionários do Departamento de Engenharia Civil.

A todos os funcionários da Secretaria de Informática por possibilitarem um ambiente de

trabalho agradável.

A muitas outras pessoas, que contribuíram de alguma forma durante minha graduação, sou

imensamente grato. Agradeço a todos por participarem dessa importante etapa da minha

vida.

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RESUMO

Este trabalho apresenta um estudo sobre o dimensionamento de edifícios em alvenaria estrutural não armada. Neste trabalho, estudam-se duas normas para alvenaria, a NBR 10837:1989, e a NBR 15812:2010. A NBR 10837:1989 foi estudada por ser vigente no dimensionamento de edifícios em alvenaria estrutural de blocos de concreto no Brasil e por ter sido utilizada como base para cálculo de edifícios em alvenaria estrutural de blocos cerâmicos por muitos anos. A NBR 15812 foi estudada por haver uma tendência de fazer o dimensionamento através de métodos probabilísticos e ainda por ter entrado em vigor recentemente no nosso país. Para isso, são abordados aspectos do cálculo, tomando-se como base o método das tensões admissíveis e o método dos estados limites últimos. Para possibilitar os estudos realizados foi desenvolvido o dimensionamento de um edifício de 6 pavimentos. A intenção com este dimensionamento é mostrar como os métodos são realmente diferentes e ainda possibilitar a comparação entre os resultados obtidos para as situações mais típicas de projeto, tais como compressão simples, cisalhamento e flexo-compressão.

Palavras-chave: alvenaria estrutural; dimensionamento; tensões admissíveis; estados limites últimos.

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ABSTRACT

ABSTRACT

This essay presents a study about the building dimensioning in a non armed masonry. This work studies two norms of masonry, the NBR 10837:1989 and the NBR 15812:2010. The NBR 10837:1989 was studied for being in vigor in the building dimensioning in masonry using concrete blocks in Brazil and for being used as a base of calculation of buildings in non armed masonry with ceramic blocks for many years. The NBR 15812:2010 was studied due a tendency for dimensioning through the probabilistic methods and also for being in vigor recently in our country. Therefore aspects of calculus are used having as base the methods or admittance and the methods of the latest limiting studies.The intention for this dimensioning is to show how methods are really different and still enable the comparison between the obtained results for the most typical situations of the project, as simple compression, shearing and flexion compound. (flexi-compression). Keywords: structural masonry, dimensioning, admissible tensions, latest limit states.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO..................................................................................................................1

1.1 BREVE HISTÓRICO ..............................................................................................3 1.1.1 ANTIGUIDADE ................................................................................................4 1.1.2 RENASCIMENTO EUROPEU E REVOLUÇÃO INDUSTRIAL ...................5 1.1.3 PÓS-GUERRA ...................................................................................................5 1.1.4 NO BRASIL .......................................................................................................5

1.2 OBJETIVOS .............................................................................................................6

1.3 JUSTIFICATIVA .....................................................................................................6

1.4 METODOLOGIA.....................................................................................................7 1.4.1 PESQUISA BIBLIOGRÁFICA .........................................................................7 1.4.2 EXEMPLO NUMÉRICO...................................................................................7

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..........................................................................................8

2.1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................8

2.2 NOÇÕES SOBRE SEGURANÇA EM ESTRUTURAS .......................................8

2.3 MÉTODO DETERMINÍSTICO DAS TENSÕES ADMISSÍVEIS .....................9

2.4 MÉTODO PROBABILÍSTICO DOS ESTADOS LIMITES .............................10 2.4.1 COMBINAÇÃO DE AÇÃO ............................................................................13

2.5 TENSÕES ADMISSÍVEIS E ESTADOS LIMITES...........................................13

3. NORMAS PARA ALVENARIA ESTRUTUURAL ........................................................15

3.1 NBR 10837:1989 .....................................................................................................15 3.1.1 ALTURA EFETIVA ........................................................................................15 3.1.2 ESPESSURA EFETIVA ..................................................................................16 3.1.3 ESBELTEZ.......................................................................................................16 3.1.4 TENSÕES ADMISSÍVEIS NA ALVENARIA ...............................................16 3.1.5 DIMENSIONAMENTO À COMPRESSÃO SIMPLES..................................17 3.1.6 DIMENSIONAMENTO AO CISALHAMENTO ...........................................18 3.1.7 DIMENSIONAMENTO À FLEXÃO COMPOSTA .......................................19

3.2 NBR 15812:2010 .....................................................................................................19 3.2.1 PROPRIEDADES DA ALVENARIA E SEUS COMPONENTES ................20 3.2.2 DIMENSIONAMENTO À COMPRESSÃO SIMPLES..................................20 3.2.3 DIMENSIONAMENTO AO CISALHAMENTO ...........................................21 3.2.4 DIMENSIONAMENTO À FLEXÃO COMPOSTA .......................................22

4. DIMENSIONAMENTO DE UM EDIFÍCIO EXEMPLO ............................................25

4.1 DADOS BÁSICOS..................................................................................................25

4.2 PLANTAS DO EDIFÍCIO.....................................................................................26

4.3 CARGAS VERTICAIS ..........................................................................................30 4.3.1 DISTRIBUIÇÃO DAS CARGAS VERTICAIS..............................................32

4.4 AÇÃO DO VENTO E DESAPRUMO..................................................................32

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4.5 MODELO DE DISTRIBUIÇÃO DOS ESFORÇOS DE VENTO E DESAPRUMO ....................................................................................................................36

4.5.1 DEFINIÇÃO DAS PAREDES DE CONTRAVENTAMENTO NA DIREÇÃO Y 36

5. RESULTADOS OBTIDOS APLICANDO A NBR 10837..............................................38

5.1 COMPRESSÃO SIMPLES- PAREDES ISOLADAS.........................................38

5.2 COMPRESSÃO SIMPLES- GRUPO DE PAREDES ........................................39

5.3 CISALHAMENTO.................................................................................................41

5.4 FLEXÃO COMPOSTA .........................................................................................41

6. RESULTADOS OBTIDOS APLICANDO A NBR 15812..............................................45

6.1 COMPRESSÃO SIMPLES- PAREDES ISOLADAS.........................................45

6.2 COMPRESSÃO SIMPLES- GRUPO DE PAREDES ........................................46

6.3 CISALHAMENTO.................................................................................................47

6.4 FLEXÃO COMPOSTA .........................................................................................47

7. DIMENSIONAMENTO DA PAREDE 25 .....................................................................50

7.1 CARGAS VERTICAIS ..........................................................................................50

7.2 NBR 10837...............................................................................................................51 7.2.1 COMPRESSÃO SIMPLES ..............................................................................51 7.2.2 CISALHAMENTO...........................................................................................51 7.2.3 FLEXÃO COMPOSTA....................................................................................53

7.3 NBR 15812...............................................................................................................54 7.3.1 COMPRESSÃO SIMPLES ..............................................................................54 7.3.2 CISALHAMENTO...........................................................................................54 7.3.3 FLEXÃO COMPOSTA....................................................................................55

8. CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES...........................................................57

8.1 COMPRESSÃO SIMPLES E COMPRESSÃO NA FLEXÃO ..........................57

8.2 CISALHAMENTO.................................................................................................58

8.3 FLEXÃO COMPOSTA .........................................................................................58

9. Referências Bibliográficas ..............................................................................................60

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1. INTRODUÇÃO

O mercado da alvenaria estrutural tem crescido no Brasil nas últimas décadas.

Mesmo com esse crescimento, são poucos os cursos de Engenharia em que a disciplina

alvenaria estrutural é oferecida. Mesmo naqueles que a oferecem, esta geralmente se

caracteriza por ser optativa. Por isso, o número de profissionais que saem desses cursos

com conhecimento em alvenaria estrutural é reduzido. Em contraposição, a alta demanda do

mercado com o crescimento de construções em alvenaria estrutural tem levado as

construtoras a contratarem profissionais que não são habilitados para projetarem nesse

processo e nele construírem.

Em São Carlos o número de edificações construídas e em construção nesse sistema

construtivo é considerável. A MRV, Proposta (Figura 1.1), Procope, RPS (Figura 1.2) são

alguns exemplos de construtoras que tem utilizado a alvenaria estrutural com freqüência.

Várias construtoras utilizam adequadamente esse sistema construtivo, mas há obras na

cidade em que realmente o domínio do sistema construtivo adotado é escasso com

freqüentes problemas na execução (Figura 1.3), com isso certamente as considerações

realizadas no cálculo estão furadas.

Figura 1.1- edifício em alvenaria estrutural (Proposta Engenharia)

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Figura 1.2- edifício em alvenaria estrutural (RPS Engenharia)

Figura 1.3- paredes quebradas (ProHab)

Alguns profissionais de engenharia acreditam que construir em alvenaria estrutural

consiste em empilhar blocos com resistência um pouco melhor do que os usados em

paredes de vedação. Muitos projetistas pensam que tendo conhecimento de projeto

estrutural em concreto armado já estão aptos a projetarem quaisquer tipos de estrutura.

A condução da construção propriamente dita por profissionais que também

desconhecem o processo em estudo agrava os problemas originários da etapa de projeto.

Com isto, diminui a probabilidade de obtenção dos ganhos econômicos que o uso adequado

da alvenaria estrutural permite.

Além disso, a combinação dos fatores acima descritos faz com que não sejam riscos

raros os problemas de qualidade e de segurança nas construções em alvenaria estrutural.

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Apesar do atual extensivo uso do sistema alvenaria estrutural, ainda constata-se que

poucas bibliografias sobre conceitos de projeto de alvenaria estrutural são disponíveis, o

que contribui para o pouco conhecimento geral sobre esse tema. Infelizmente é ainda

possível encontrar engenheiros civis que realizam projeto ou execução de obras que não

sabem ao menos o significado de um prisma de alvenaria.

Essa constatação, aliada a recente elaboração de normas para projeto e execução

de alvenaria estrutural de blocos cerâmico, motivou este trabalho de conclusão de curso

para entendimento e elaboração de projetos e obras em alvenaria estrutural de blocos

cerâmicos.

É interessante ressaltar que enquanto as normas de concreto e de metálicas já são

baseadas no método dos estados limites há anos, só agora as normas brasileiras de

alvenaria estrutural estão introduzindo este método no processo de cálculo. A norma

brasileira vigente para blocos de concreto ainda é baseada no método das tensões

admissíveis, mas está em revisão. Infelizmente, só agora foi aprovada uma norma brasileira

para bloco cerâmico.

1.1 BREVE HISTÓRICO

O uso da alvenaria estrutural tem milhares de anos de existência iniciado com a

utilização do conhecimento empírico. Até meados do século XIX todas as construções

tinham estruturas de alvenaria ou madeira. A história da arquitetura e da construção civil

basicamente é o estudo das construções em alvenaria.

Na Babilônia, Egito, Espanha e aqui na América do Sul tijolos eram produzidos com

solo argiloso, areia e água, depois eram secados ao Sol dando origem a em bloco cerâmico

chamado adobe. Inicialmente produzidos por simples amassamento e rolamento manual. A

cidade de Arg-é Bam é conhecida como a maior estrutura em adobe, construída em meados

de 2500 anos a.C. Desde então a produção de tijolos cerâmicos muito evoluiu, mas em

algumas regiões do planeta o adobe ainda é produzido.

Uma evolução considerável na produção de tijolos foi a introdução da queima da

unidade, inicialmente realizada em fogueiras a lenha improvisadas. A falta de controle na

produção levava a uma variação considerável nas dimensões dos tijolos. Certamente um

maior ganho de qualidade aconteceu com a introdução de fornos, sendo esses inicialmente

simples buracos cavados no solo.

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Os romanos produziam blocos queimados em fornos móveis que podiam ser

transportados por suas legiões e foi difundido por todo o Império Romano. Nesta época já

havia o uso de moldes e prensagem manual.

Em 1619 a primeira máquina para produção de tijolos foi patenteada ocorrendo

grande avanço com a introdução do forno tipo Hoffman permitindo a introdução do processo

contínuo de produção. Hoje a produção de blocos ocorre de forma totalmente automatizada

em todas as fases do processo, desde a mineração, secagem, queima e esfriamento,

paletização e entrega.

Técnicas modernas de produção de blocos de excelente qualidade, maior

entendimento sobre o comportamento estrutural e conhecimento detalhado sobre o material,

permitem hoje que relativa parcela das construções nacionais, de vãos moderados e baixa

ou média altura, seja executada em alvenaria estrutural. Para que esse nível fosse

alcançado várias etapas foram necessárias nessa longa jornada de conhecimento e

aplicação da alvenaria estrutural. Um breve histórico é apresentado a seguir.

1.1.1 ANTIGUIDADE

O material “alvenaria”, assim como o concreto, apresenta elevada resistência à

compressão, porém o material falha com baixas tensões de tração.

Uma das primeiras soluções encontradas para “fugir” das tensões de tração foi a

forma piramidal atingindo grandes alturas de forma estável. Exemplos disso são as

pirâmides de Sakkara, Quéops.

Praticamente na mesma época da construção da pirâmide de Quéops foi construído

na Inglaterra um conjunto de monumentos em alvenaria de pedra, chamado Stonehedge. A

forma de pórtico utilizada, com pilares e vigas, gera a necessidade de resistência a esforços

de tração e compressão no vão da viga, que no caso de alvenaria não-armada, só podia

acontecer se não houvessem juntas entre as pedras, ou seja, o vão só poderia ser vencido

com um único elemento, no caso a pedra, e com isso o tamanho do vão era limitado ao

comprimento das pedras. Essa solução foi muito utilizada pelos gregos.

Evolução da arquitetura aconteceu com os romanos com a utilização de arcos e suas

variações espaciais em cúpulas e abóbodas. A forma em arco permite que, para

determinado carregamento e forma, apenas esforços de compressão atuem. Assim vãos

maiores com blocos ou tijolos de dimensões reduzidas unidos por algum tipo de junta

podiam ser vencidos. O Coliseu de Roma é um exemplo marcante desta solução, fora as

construções de pontes e viadutos da época.

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A alvenaria estrutural também era produzida na China e tem como principal exemplo

a Muralha da China construída com blocos de pedra e tijolos cerâmicos.

1.1.2 RENASCIMENTO EUROPEU E REVOLUÇÃO INDUSTRIAL

Os exemplos mais expressivos do uso da alvenaria estrutural na época do

Renascimento são as catedrais que nos impressionam até hoje.

Com a Revolução Industrial os edifícios começam a ganhar altura e se tornarem

multi-familiares. Nesta época muitos edifícios em alvenaria estrutural foram construídos.

Essa Revolução Industrial trouxe grande evolução no processo de produção de

tijolos, mas surgem outros materiais como o aço e o concreto que juntos permitem o

vencimento de grandes vãos gerando o abandono do uso de alvenaria estrutural com opção

viável do ponto de vista técnico e financeiro e perda de grande parte do conhecimento a

respeito da alvenaria estrutural. Por tais razões, esse processo construtivo sofreu grande

declínio até a segunda guerra mundial.

1.1.3 PÓS-GUERRA

Com o fim da segunda guerra mundial a Europa estava arrasada e inúmeras

edificações precisavam ser construídas. Nesse momento a alvenaria estrutural pareceu a

melhor solução e com isso era preciso recuperar, organizar e avançar o conhecimento sobre

esse sistema construtivo. Várias pesquisas levaram a grande evolução da alvenaria

estrutural, com o desenvolvimento de novos materiais e procedimentos de cálculo. Essa

evolução ocorre até hoje e representa a moderna engenharia de estruturas em alvenaria,

possibilitando a construção de edifícios com paredes cada vez mais esbeltas. Mas é bom

deixar claro que isso só ocorreu após exaustivos estudos teóricos e experimentais.

O edifício Monadnock, construído em Chicago, que apresentava 1,83m de espessura

de parede no térreo, com materiais e modelos de cálculo modernos apresentaria espessura

máxima de 30cm mostrando o quanto a engenharia de estruturas em alvenaria se

modernizou.

1.1.4 NO BRASIL

No Brasil, assim como em outros países houve a fase das construções realizadas de

maneira empírica e a fase do método racional.

Nos ateremos a descrever de forma genérica a fase racional da alvenaria estrutural

brasileira.

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Os primeiros prédios em alvenaria estrutural surgiram em São Paulo no final da

década de 60. Esses prédios foram construídos em blocos de concreto e mostraram uma

arquitetura muito pobre. Em 1972 foi concluído, em São Paulo, o primeiro edifício com 12

pavimentos projetado por um engenheiro norte-americano construído em alvenaria estrutural

armada.

Nesta época algumas empresas brasileiras de cerâmica, principalmente no sul,

passaram a produzir blocos estruturais. Infelizmente em todos esses empreendimentos, os

procedimentos de construções convencionais impossibilitaram obtenção de todas as

vantagens potenciais da alvenaria estrutural.

No início da década de 90, com o surgimento de políticas de qualidade e

produtividade e com a baixa inflação, a alvenaria estrutural surgiu com grande força,

notadamente no Sudeste e Sul do país.

Atualmente o sistema é extensivamente utilizado em todas as diferentes regiões do

Brasil e é um ramo reconhecido da engenharia. Pesquisadores, projetistas, associações,

construtores, enfim toda uma indústria de alvenaria existe em praticamente todos os países

com algum grau de desenvolvimento.

Notadamente a alvenaria de bloco cerâmico também ganha força com o

aparecimento de fornecedores confiáveis para resistências superiores a 10MPa. Apesar de,

no momento, ser mais utilizada em edificações de poucos pavimentos.

1.2 OBJETIVOS

O objetivo principal deste trabalho é apresentar os procedimentos para o

cálculo/dimensionamento de edifícios múltiplos pavimentos de alvenaria estrutural com

blocos cerâmicos segundo a NBR 15812 que foi recentemente aprovada.

Objetivo secundário é possibilitar a comparação entre projetos concebidos segundo a

NBR 15812:2010 e projetos concebidos sem essa norma, ou seja, baseados na norma

vigente para blocos de concreto.

1.3 JUSTIFICATIVA

Conforme já citado anteriormente, o dimensionamento de edifícios de alvenaria

estrutural em blocos cerâmicos era elaborado baseado na norma para blocos de concreto,

ou ainda para tal dimensionamento eram usadas normas estrangeiras. Ou seja, havia a

necessidade de uma norma brasileira de cálculo específica para blocos cerâmicos.

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Outro ponto importante é que o cálculo da alvenaria segundo norma vigente para

blocos de concreto é baseado no método das tensões admissíveis e agora para edifícios em

blocos cerâmicos (a norma para blocos de concreto está em revisão) é baseado no método

dos estados limites últimos, ou seja, o procedimento de cálculo sofreu considerável

modificação.

Portanto, este trabalho é bastante atual e trata de um tema de grande importância

para o desenvolvimento da construção em alvenaria estrutural de blocos cerâmicos.

1.4 METODOLOGIA

1.4.1 PESQUISA BIBLIOGRÁFICA

Para que fosse possível a abordagem deste tema foi feita uma pesquisa bibliográfica

focada nos temas que envolvem cálculo de alvenaria estrutural em geral. Essa pesquisa é

uma etapa muito importante do trabalho porque nela serão consolidados os aspectos

investigativos para alcançar o objetivo proposto. A pesquisa bibliográfica esteve presente do

início ao fim do trabalho sendo baseada em literatura científica sobre o tema.

1.4.2 EXEMPLO NUMÉRICO

Também foi feito o projeto de um edifício de múltiplos pavimentos, primeiramente

baseado na norma vigente para blocos de concreto, depois baseado na NBR 15812. Em

seqüência foi realizada a comparação dos resultados numéricos obtidos em cada projeto.

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2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 INTRODUÇÃO

Este capítulo mostra a evolução sobre a verificação da segurança estrutural.

Primeiramente será apresentada uma noção sobre segurança e em seguida os métodos de

verificação da segurança são analisados separadamente. Em seguida são apresentados os

principais trabalhos encontrados sobre os métodos enfatizando trabalhos sobre alvenaria

estrutural. Fica evidente o número reduzido de trabalhos em língua portuguesa que abordam

o estudo da alvenaria estrutural em estados limites, ou ainda, em relação à norma em vigor.

2.2 NOÇÕES SOBRE SEGURANÇA EM ESTRUTURAS

Destaca-se que a segurança não se relaciona unicamente com os cálculos, mas

também com todo o processo de projeto, com o gerenciamento e a execução da obra, e

com procedimentos destinados à manutenção, admitindo-se que todas as atividades sejam

realizadas e efetivamente controladas por profissionais qualificados.

Uma estrutura pode ser considerada segura quando existe garantia de que durante

sua vida útil não serão atingidos estados de desempenho que se configurem como anormais

ou insatisfatórios. Portanto, a segurança da estrutura está relacionada com o período de

duração de sua vida útil, sendo que à medida em que este período aumenta cresce o risco

de deterioração da estrutura.

A vida útil dos objetos construídos é de difícil precisão, sendo que a sua definição

pode corresponder a distintos níveis de custos das soluções de projeto. Para edificações

residenciais é admitida vida útil de 50 anos.

O comportamento da estrutura depende das características resistentes e de

deformação dos materiais empregados na execução da estrutura, e da forma como os

mesmos respondem às ações externas, as quais determinam o surgimento de esforços

internos e deformações.

A composição, o cálculo e o dimensionamento da estrutura devem garantir que a

mesma atenderá às finalidades para as quais um determinado objeto é construído,

suportando as ações exercidas sobre o mesmo durante a vida útil. É importante observar-se

a complexidade desta questão, uma vez que tanto as ações podem variar durante a vida útil,

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devido a alterações no uso, quanto definições acerca da resistência dos materiais

empregados podem não apresentar precisões.

Do ponto de vista dos usuários, a segurança de um sistema estrutural possui estreita

vinculação com o conforto psicológico dos mesmos, em relação aos seus locais de moradia,

trabalho, ou outras atividades.

Em situações de reais estados perigosos a estrutura deve apresentar sinais visíveis

de advertência.

2.3 MÉTODO DETERMINÍSTICO DAS TENSÕES ADMISSÍVEIS

Em épocas anteriores à introdução do conhecimento cientifico, os construtores

baseavam-se no empirismo, caracterizado pelas suas próprias tradições e experiências.

Assim, as técnicas construtivas eram aprendidas na pratica e transmitidas diretamente. A

segurança das construções era, dessa forma, assumida em função das experiências

anteriores.

Após o século 17, com os primeiros estudos científicos realizados sobre o

comportamento de elementos estruturais, e principalmente após a Revolução Industrial,

durante o século 18, com maiores aprofundamentos nesses estudos e com o surgimento de

novos materiais, tornou-se possível a introdução de métodos científicos de verificação da

segurança das estruturas.

Até meados do século 20, e ainda atualmente em alguns casos, era empregado o

chamado Método Clássico ou Método das Tensões Admissíveis, no qual como

carregamentos de projeto eram deterministicamente admitidos os máximos valores para

uma utilização normal da estrutura. Neste método, a verificação da segurança é efetuada

pela limitação das máximas tensões obtidas nos cálculos, durante a elaboração do projeto, a

valores admissíveis para as mesmas. Estes são estabelecidos conforme a natureza do

esforço e conforme o material estrutural empregado.

Para tanto, são adotados coeficientes de segurança, cuja função nos cálculos é

minorar os valores das resistências, determinadas em ensaios para cada tipo de esforço

solicitante dos diversos materiais.

Analiticamente:

γσ f

adm = (2.1)

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Onde:

f = resistência do material, determinada em ensaio;

γ = coeficiente de segurança.

Para projetos admprojeto σσ ≤ .

Esse método apresenta algumas limitações:

• Os valores das ações e das resistências dos materiais são considerados fixos

e não aleatórios e são empregados em seus valores máximos, raramente

atingidos durante a vida útil do projeto construído, provocando

superdimensionamento da estrutura;

• O cálculo freqüentemente conduz ao mal aproveitamento dos materiais, por

não considerar a sua capacidade de acomodação plástica para resistir

solicitações acima daquelas idealizadas durante o projeto;

• O método não proporciona informação acerca da capacidade que a estrutura

possui para receber mais carga, não possibilitando, assim verificar a

verdadeira margem de segurança da estrutura.

2.4 MÉTODO PROBABILÍSTICO DOS ESTADOS LIMITES

Atualmente, os métodos de verificação da segurança, em função de novos

conhecimentos adquiridos, quanto às características dos materiais e aos métodos mais

precisos de ensaios, têm considerado conceitos relacionados com os estados limites a que

as estruturas estejam sujeitas. As variáveis estruturais são consideradas grandezas

aleatórias.

Estes métodos usam teorias de probabilidade e técnicas estatísticas para a

determinação de coeficientes de variação, que indicam a dispersão dos dados que

caracterizam as ações e as resistências dos materiais. O acumulo de dados quanto à

resistência dos materiais permite o controle estatístico dos mesmos, propiciando, portanto,

uma maior aproximação da realidade.

No Método dos Estados Limites, as solicitações correspondentes às cargas

majoradas pelos coeficientes são comparadas com a capacidade resistente da estrutura

(estados limites). As grandezas empregadas nos cálculos (ações e resistências) são

aleatórias e apresentam imprecisões, estando associadas a um grau de probabilidade de

virem a ser superadas.

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A Tabela 2.1 apresentada a seguir relaciona os fatores aleatórios mais importantes e

as causas de suas incertezas.

Tabela 2.1- fatores aleatórios e incertezas.

Fatores Aleatórios Principais causas de

incerteza

Grandezas

consideradas

Resistência dos materiais

• variabilidade dos materiais

• defeitos de ensaios

• correlação entre corpos de

prova e realidade

Resistência

Característica dos

materiais

Valores das ações

• variabilidade das ações não

permanentes

• variabilidade de pesos próprios

Valor característico das

ações

Processo de cálculo

• precisão das hipóteses de

cálculo

• erros numéricos

• graus de rigor no cálculo

Valores de cálculo das

ações

Características geométricas

e mecânicas da estrutura

real

• defeitos de execução

Resistência de cálculo

dos materiais

Valores de cálculo das

ações

Outros • erros de previsão

• erros de interpretação

Valores de cálculo das

ações

O método probabilístico consistiria de dois passos: determinação estatística da

probabilidade de ruína da construção, considerando-se a aleatoriedade das ações e dos

efeitos estruturais correspondentes, tendo em vista os estados limite; e a determinação

estatística das margens de segurança, tendo em vista o comportamento das estruturas, ao

serem atingidos os estados limites.

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12

As dificuldades encontradas no conhecimento das funções probabilísticas das

diversas variáveis envolvidas e a complexidade de suas aplicações nos projetos levam à

limitação do método probabilístico, o que impõe simplificações, relativas aos valores

adotados para as ações e para as resistências dos materiais. Dessa forma, tem-se adotado,

na prática, um método semi-probabilístico, o qual consiste dos seguintes passos:

• Para considerar a variabilidade dos dois primeiros fatores da Tabela 2.1, os

cálculos são feitos a partir dos valores característicos das ações e das

resistências dos materiais;

• Quanto aos demais fatores, suas incertezas são cobertas transformando-se

os valores característicos acima mencionados em valores de calculo,

mediante o emprego de coeficientes de segurança γ (em geral, de

majoração para as ações e de minoração para as resistências);

• A partir das ações de cálculo, são determinadas as solicitações atuantes de

cálculo; a partir das resistências de cálculo são determinadas as resistências

limites (no estado limite da estrutura);

• O cálculo busca comprovar que, para cada estado limite imaginável, as

solicitações de cálculo são inferiores às resistências de cálculo.

No método semi-probabilístico, simbolicamente, temos, como condição de

segurança:

R > S (2.2)

Onde:

R = capacidade resistente;

S = nível de solicitação.

A verificação da segurança é realizada em função da probabilidade de ruína, ou seja,

dos conjuntos das probabilidades de ocorrência da relação R < S .

Dessa forma, FUSCO (1976) sugere que, em lugar de estruturas “seguras contra

ruína”, sempre que possível devem ser construídas estruturas de “ruína segura”, o que

implica em evitar-se tanto a ruptura não avisada, quanto o colapso progressivo.

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13

2.4.1 COMBINAÇÃO DE AÇÃO

Como a maioria das ações em função do tempo, define-se carregamento atuante em

uma estrutura como sendo o conjunto de ações que têm probabilidade de atuação

simultânea, durante um período de tempo.

Assim, as ações devem ser combinadas de modo a se conhecer os efeitos mais

desfavoráveis de sua atuação simultânea. Devem ser estabelecidas tantas combinações

quantas forem necessárias para que a segurança da estrutura seja verificada em relação

aos possíveis estados limites.

A combinação das ações deve procurar evitar que sejam cometidos erros, como

supor que todas as cargas atuem simultaneamente com seu valor máximo, permitindo,

assim, que um determinado componente seja dimensionado para um efeito total inferior à

soma dos valores máximos das ações atuantes.

As ações permanentes devem ser consideradas em sua totalidade e devem figurar

em todas as combinações efetuadas.

2.5 TENSÕES ADMISSÍVEIS E ESTADOS LIMITES

RAMALHO & CORRÊA (2003) abordaram diversos aspectos que dizem respeito ao

projeto de alvenaria estrutural, enfatizando o uso das tensões admissíveis. Foram

apresentados os principais parâmetros para dimensionamento dos elementos baseado na

NBR 10837:1989. Destacam que a utilização do método dos estados limites é mais

complexa do que a simples utilização de valores admissíveis, mas que essa maior

complexidade é que realmente permite a obtenção de economias mais significativas,

quando isso é possível, ou então penalizações adequadas para situações de risco.

RABELO (2004) abordou parâmetros para o dimensionamento da alvenaria estrutural

segundo as recomendações do Eurocódigo 6:1996 em estados limites. Para demonstração

prática do estudo foi desenvolvido o projeto de um edifício de 15 pavimentos sendo feita as

verificações de segurança e estabilidade das peças estruturais e o cálculo das armaduras

onde necessário. Chegou à conclusão de que o padrão de qualidade dos materiais e o

processo construtivo são decisivos na definição do coeficiente parcial de segurança para a

alvenaria influenciando no custo da obra.

ATAÍDE (2005) fez um estudo comparativo entre o método das tensões admissíveis

e o dos estados limites para alvenaria estrutural apresentando os principais parâmetros para

o dimensionamento dos elementos baseado nas normas NBR 10837:1989, texto base para

a revisão da NBR 10837:1989, BS 5628: 1992 e Eurocódigo 6:1986. Para melhor

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14

entendimento dos procedimentos foram escolhidas situações freqüentes de projeto

representando os casos mais importantes das solicitações dos elementos da alvenaria.

Concluiu que para os exemplos de compressão simples os resultados encontrados estão de

acordo com aquilo a que o texto se propõe, que é a produção de resultados próximos à NBR

10837:1989.

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3. NORMAS PARA ALVENARIA ESTRUTUURAL

Neste capítulo são apresentados alguns pontos das normas NBR 10837:1989 e NBR

15812:2010 apresentando as equações utilizadas para o dimensionamento.

3.1 NBR 10837:1989

Baseada no método das tensões admissíveis, esta norma regulamenta as condições

de projeto de obras em alvenaria armada ou não-armada, especificada para blocos vazados

de concreto.

Somente em edifícios com mais de 5 pavimentos as ações provenientes do vento

serão consideradas.

Comportamento térmico, acústico, questões relacionadas a impactos, explosões e

colapso progressivo não são considerados.

A seguir serão apresentadas as considerações desta norma mais relevantes ao

trabalho.

3.1.1 ALTURA EFETIVA

As condições de vinculação da base e do topo serão os determinantes da altura

efetiva de paredes e pilares.

Se uma parede é apoiada na base e no topo, segundo a direção normal ao seu plano

médio a sua altura efetiva ( efh ) deve ser a altura real ( h ) da parede, mas se não houver

nenhum apoio no topo a sua altura efetiva ( efh ) deve ser duas vezes a altura da parede

acima da sua base.

Se um pilar dispõe de travamentos laterais na direção dos eixos principais, nas suas

extremidades, a altura efetiva deve ser a altura do pilar. Já para a situação em que um pilar

dispõe de travamentos laterais na sua base e em uma das direções dos eixos principais no

seu topo, a sua altura efetiva é:

• Na direção do travamento no topo do pilar, a altura entre os apoios;

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• Na direção que não dispõe de travamento no topo do pilar, o dobro da altura

acima da sua base.

3.1.2 ESPESSURA EFETIVA

A espessura efetiva de uma parede ou pilar sem enrijecedores é a sua espessura

real desconsiderando os eventuais revestimentos.

Optando pela utilização de enrijecedores, a NBR 10837:1989 estabelece um fator

multiplicador para a espessura efetiva contribuindo para o seu aumento e resultando na

redução do índice de esbeltez. Neste trabalho não serão utilizados enrijecedores, pois são

mais aplicáveis a edifícios industriais.

Para as paredes o mínimo de espessura recomendado é de 14 cm, enquanto que

para pilares o mínimo é de 19 cm.

3.1.3 ESBELTEZ

A esbeltez é resultado da razão entre a altura efetiva e a espessura efetiva como

mostra a equação (3.1):

ef

ef

th

=λ (3.1)

A NBR 10837:1989 estabelece limites máximos para o valor da esbeltez: ,20≤λ

para paredes e pilares não armados; ,30≤λ para paredes e pilares armados.

3.1.4 TENSÕES ADMISSÍVEIS NA ALVENARIA

As tensões admissíveis para a alvenaria não armada e para a alvenaria armada são

baseadas nas resistências dos prismas ( pf ) aos 28 dias ou na idade na qual a estrutura

estará submetida ao carregamento total.

Exceto quando o vento atua as tensões admissíveis na alvenaria não armada não

devem ultrapassar os valores que constam na Tabela 3.1.

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Tabela 3.1- Tensões admissíveis na alvenaria não armada.

Tensão admissível (MPa) Tipos de solicitação

12,0 ≤ fBa B≤ 17,0 5,0 ≤ fBa B≤ 12,0

Parede 0,2 fBpB R ou 0,286 fBpar B R 0,2 fBpB R ou 0,286 fBpar B RCompressão

Simples Pilar 0,18 fBpB R 0,18 fBpB R

Compressão na flexão 0,3 fBpB 0,3 fBpB

Normal à

fiada

0,15 (bloco vazado)

0,25 (bloco maciço)

0,10 (bloco vazado)

0,15 (bloco maciço)

Tens

ões

norm

ais

Tração na flexão Paralela à

fiada

0,3 (bloco vazado)

0,55 (bloco maciço)

0,2 (bloco vazado)

0,4 (bloco maciço)

Cisalhamento 0,25 0,15

Onde:

f BpB: resistência do prisma;

f BaB: resistência da argamassa;

f BpaB: resistência da parede;

R: fator de redução da resistência devido à esbeltez.

Podemos utilizar o conceito de “eficiência”, neste caso analisando uma relação entre

as resistências do prisma e do bloco que o compõe:

b

p

ff

=η (3.2)

RAMALHO & CORRÊA (2003) destacam que normalmente esses valores de

eficiência prisma-bloco, para a prática corrente no Brasil, variam de 0,5 a 0,9 para blocos de

concreto e de 0,3 a 0,6 no caso de blocos cerâmicos.

3.1.5 DIMENSIONAMENTO À COMPRESSÃO SIMPLES

As cargas admissíveis em paredes de alvenaria não armada devem ser calculadas

pela seguinte expressão:

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xAt

hxfP padm⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=

3

4012,0 (3.3)

Onde:

pf = resistência média dos prismas;

h = altura efetiva;

t = espessura efetiva;

A= área líquida, no caso de blocos vazados, ou área bruta, no caso de blocos

maciços.

As cargas admissíveis em pilares de alvenaria não armada devem ser calculadas

pela seguinte expressão:

xAt

hxfP padm⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=

3

40118,0 (3.4)

Onde:

pf = resistência média dos prismas;

h = altura efetiva;

t = espessura efetiva;

A= área líquida, no caso de blocos vazados, ou área bruta, no caso de blocos

maciços.

3.1.6 DIMENSIONAMENTO AO CISALHAMENTO

Nos elementos de alvenaria solicitados por esforço cortante horizontal, a tensão de

cisalhamento de referência é calculada pela expressão:

bxtV

alv =τ (3.5)

Onde:

V = esforço cortante horizontal atuante correspondente às cargas de serviço sem

majoração;

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b = largura efetiva da sessão transversal;

t = espessura efetiva.

3.1.7 DIMENSIONAMENTO À FLEXÃO COMPOSTA

Quando para o cálculo das tensões atuantes estiverem sendo consideradas apenas

as cargas permanentes e ações variáreis, a verificação será feita através da relação:

00,1,

,

,

, ≤+falv

falv

calv

calv

f

f

ff

(3.6)

Onde:

calvf , = tensão de compressão axial atuante;

calvf , = tensão de compressão admissível calculada segundo 3.3 ou 3.4;

falvf , = tensão de compressão atuante, devido à flexão;

falvf , = tensão de compressão admissível, devido à flexão: 0,3 pf .

Caso a ação dos ventos também esteja sendo considerada na combinação, a NBR

10837 prescreve que o limite das tensões pede ser acrescido de 33%. Isso significa verificar

a combinação através da relação:

33,1,

,

,

, ≤+falv

falv

calv

calv

f

f

ff

(3.7)

3.2 NBR 15812:2010

O dimensionamento é baseado no método dos estados limites possuindo o mesmo

campo de aplicação da NBR 10837:1989.

Este projeto de norma destaca que a estrutura de alvenaria deve ser projetada de

modo que, além de suportar todas as ações que venham a solicitá-la, resista a ações

excepcionais (explosões e impactos) sem apresentar danos desproporcionais evitando

colapsos progressivos.

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3.2.1 PROPRIEDADES DA ALVENARIA E SEUS COMPONENTES

3.2.1.1 BLOCOS

Em conformidade com a NBR 7184: 1992 utiliza-se o valor característico da

resistência à compressão dos blocos.

3.2.1.2 PROPRIEDADES ELÁSTICAS DA ALVENARIA

Os valores das propriedades elásticas da alvenaria podem ser adotados de acordo

com a Tabela 3.2.

Tabela 3.2- Propriedades de deformação da alvenaria

Propriedade Valor Valor máximo

Módulo de deformação longitudinal 600 f Bpk B 12GPa

Coeficiente de Poisson 0,15 -

3.2.1.3 COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS RESISTÊNCIAS

Os valores para verificação do ELU estão indicados na Tabela 3.3.

Tabela 3.3- Valores de mγ

Combinações Alvenaria Graute Aço

Normais 2,0 2,0 1,15

Especiais ou de construção 2,1 2,1 1,15

Excepcionais 2,1 2,1 1,0

As prescrições sobre determinação da altura efetiva, espessura efetiva e esbeltez

são as mesmas da NBR 10837:1989. Única mudança foi a limitação do valor da esbeltez:

≤λ 24 para paredes e pilares não armados; e ≤λ 30 para paredes e pilares armados.

3.2.2 DIMENSIONAMENTO À COMPRESSÃO SIMPLES

O critério foi modificado e hoje se deve verificar o estado limite último.

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Importante destacar que a possibilidade de utilizar armadura para aumentar a

resistência à compressão de alvenarias não é considerada na proposta da nova norma

brasileira. Deve-se também destacar que a resistência de prisma passará a ser considerada

com o seu valor característico e não médio.

A resistência característica da parede, f Bk B, é admitida igual a 70% de f Bpk B (prisma

característico). Tem-se então:

xAt

hfx

pilaresparedesxN

ef

ef

m

pkkf ⎥

⎢⎢

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

≤3

401

7,09,0

0,1γ

γ (3.8)

Onde:

=fγ usualmente 1,4 (coeficiente de ponderação para combinações normais de

ações)

=mγ usualmente 2,0 (coeficiente parcial da segurança em relação ao material)

3.2.3 DIMENSIONAMENTO AO CISALHAMENTO

O valor da parcela de resistência ao cisalhamento da alvenaria depende do traço de

argamassa utilizada, que influencia a aderência inicial, e do nível de pré-compressão (µσ),

com coeficiente de atrito µ = 0,5.

Segundo o projeto de norma para blocos cerâmicos o valor característico da

resistência convencional ao cisalhamento, f Bvk B é igual a:

Tabela 3.4- Resistência ao cisalhamento

Resistência Média de Compressão da Argamassa (MPa) 1,5 a 3,4 3,5 a 7,0 Acima de 7,0

Fvk 0,10 + 0,5 σ ≤ 1,0 0,15 + 0,5 σ ≤ 1,4 0,35 + 0,5 σ ≤ 1,7

O valor da tensão de pré-compressão σ deve ser calculado considerando apenas

ações permanentes minoradas do coeficiente de redução igual a 0,9.

Deve-se verificar:

m

vkfk fbxdxV

γγ

≤ (3.9)

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Onde:

=kV força cortante de cálculo;

=fγ 1,4;

=bxd área da seção resistente;

=vkf resistência ao cisalhamento;

=mγ 2,0.

3.2.4 DIMENSIONAMENTO À FLEXÃO COMPOSTA

Além do carregamento vertical as paredes estão sujeitas às cargas laterais. Em

edifícios sempre haverá um carregamento vertical e um horizontal, geralmente devido ao

vento, gerando esforços de flexão, compressão e cisalhamento.

É necessário verificar as máximas tensões de compressão e tração, devendo-se

comparar valores característicos e realizar combinações de cargas críticas, separando

permanentes e variáveis.

Devem ser verificados:

1) Tração máxima:

• m

tkfgfq

fxGxQ γγγ ≤+

• Para edifícios, usualmente a ação permanente G e a acidental Q são

favoráveis, e portanto =fgγ 0,9 e =acidentalfq ,γ 0,0

• A ação do vento deve ser tomada como favorável, com =ventofq ,γ 1,4

Substituindo os valores, temos que:

m

tkvento

fxGxQ γ≤− 9,04,1 (3.10)

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O valor de tkf é dado pela Tabela 3.5:

Tabela 3.5- Resistência à tração na flexão Direção da tração Resistência Média de Compressão da Argamassa (MPa)

1,5 a 3,4 3,5 a 7,0 acima de 7,0 Normal à fiada- tkf 0,1 0,2 0,25

Paralela à fiada- tkf 0,2 0,4 0,5

• Se a inequação 3.10 não for verificada, há necessidade de armadura, que

pode simplificadamente ser calculada no estádio II.

2) Compressão máxima:

• A tensão de compressão máxima deve ser verificada separando a

compressão simples devido à flexão e considerando redução das ações

acidentais simultâneas.

• Deve-se verificar:

• m

kventofqfgacidentalfq fQR

GQγ

γγγ≤+

5,10

• m

kventofqfgacidentalfq fQR

GQγ

γγγ≤

Ψ+

+

5,10

• Para o caso de edifícios e todas as ações desfavoráveis:

• =kf 0,7 pkf

• =Ψ0 0,5 (acidental); 0,6 (vento); 4,1== fgfq γγ

• 0,2=mγ

• Substituindo, então:

• 0,27,0

5,14,14,17,0 pkventoacidental fQ

RGQ

≤++

• 0,27,0

5,184,04,14,1 pkventoacidental fQ

RGQ

≤++

Simplificando:

pkventoacidental fQ

RGQ

≤++

66,235,0

4,17,0

(3.11)

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24

pkventoacidental fQ

RGQ

≤++

60,135,0

4,14,1

(3.12)

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4. DIMENSIONAMENTO DE UM EDIFÍCIO EXEMPLO

Este capítulo é dedicado ao dimensionamento de edifícios de média altura em

alvenaria estrutural.

4.1 DADOS BÁSICOS

• O edifício tem 5 pavimentos tipo e um térreo;

• O térreo está apoiado diretamente sobre a fundação e os pavimentos tipo são

de laje maciça de concreto armado de 12 cm de espessura, são apoiados

sobre as alvenarias de bloco cerâmico;

• Para o vento foi adotada a velocidade básica igual a 40 m/s (São Carlos) e

terreno de categoria IV;

• Altura total= 16,8 m;

• Área em planta= 160,74 mP

2P.

• Peso da parede, considerando revestimento de 2,5 cm de um lado e 1,0 cm

do outro (argamassa):

• parede= 1,1 KN/mP

2P;

• revestimento de 2,5 cm= 0,5 KN/mP

2P;

• revestimento de 1,0 cm= 0,2 KN/mP

2P;

• total= 1,8 KN/mP

2P.

Relação prisma/ bloco adotada (bk

pkf

f):

• oco= 0,5;

• graute todo o furo= 0,5 x 1,8= 0,9.

Para os pavimentos são considerados:

Pavimento tipo:

• Q= 2,0 KN/mP

2P;

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• G= 3,6 KN/mP

2P (0,6 KN/mP

2P de revestimento e piso + 3,0 KN/mP

2P do peso da

laje).

Escada:

• Q= 2,5 KN/m²;

• G= 2,0 KN/m².

Os valores das cargas permanentes e acidentais seguem as prescrições da NBR 6120- Cargas para o cálculo de estruturas de edificações (1980).

4.2 PLANTAS DO EDIFÍCIO

A planta baixa do pavimento tipo, instalações hidráulicas (paredes hachuradas não

são estruturais) e modulação estão representadas nas Figuras 4.1 a 4.3, respectivamente.

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Figura 4.1- Planta do pavimento tipo

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Figura 4.2- Instalações hidráulicas

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Figura 4.3- Modulação com numeração das paredes

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4.3 CARGAS VERTICAIS

São consideradas as cargas permanentes e sobrecargas. As cargas permanentes

neste projeto são constituídas pelo peso próprio dos elementos estruturais bem como pelo

revestimento das lajes.

A Figura 4.4 mostra a distribuição dos carregamentos verticais aplicados nas lajes do

pavimento tipo. Mostra também como é a distribuição para cada parede.

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Figura 4.4- distribuição dos carregamentos

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4.3.1 DISTRIBUIÇÃO DAS CARGAS VERTICAIS

A Tabela 4.1 mostra os valores acumulados das cargas nos 6 níveis da edificação.

Tabela 4.1- Cargas acumuladas por nível. Valores expressos em KN/m.

NÍVEL

Parede 6º

PAVIMENTO 5º

PAVIMENTO 4º

PAVIMENTO 3º

PAVIMENTO 2º

PAVIMENTO 1º

PAVIMENTO 1 16,75 33,49 50,24 66,99 83,73 100,48 2 8,66 17,32 25,98 34,64 43,31 51,97 3 17,86 35,72 53,58 71,43 89,29 107,15 4 14,29 28,59 42,88 57,17 71,47 85,76 5 14,91 29,83 44,74 59,65 74,57 89,48 6 16,01 32,02 48,03 64,04 80,05 96,06 7 25,72 51,43 77,15 102,86 128,58 154,30 8 13,63 27,26 40,89 54,52 68,15 81,78 9 8,35 16,71 25,06 33,41 41,76 50,12 10 7,33 14,65 21,98 29,30 36,63 43,95 11 10,52 21,04 31,56 42,09 52,61 63,13 12 13,45 26,90 40,35 53,80 67,26 80,71 13 20,61 41,22 61,83 82,44 103,05 123,66 14 14,70 29,41 44,11 58,82 73,52 88,23 15 13,99 27,99 41,98 55,97 69,96 83,96 16 13,53 27,07 40,60 54,13 67,66 81,20 17 16,11 32,21 48,32 64,42 80,53 96,64 18 16,07 32,14 48,21 64,28 80,36 96,43 19 24,38 48,75 73,13 97,50 121,88 146,26 20 15,78 31,55 47,33 63,10 78,88 94,65 21 14,13 28,26 42,40 56,53 70,66 84,79 22 12,25 24,51 36,76 49,01 61,27 73,52 23 14,25 28,49 42,74 56,99 71,24 85,48 24 20,87 41,74 62,61 83,48 104,35 125,22 25 11,92 23,84 35,75 47,67 59,59 71,51 26 11,91 23,81 35,72 47,62 59,53 71,44 27 16,50 33,00 49,51 66,01 82,51 99,01 28 16,17 32,34 48,52 64,69 80,86 97,03

4.4 AÇÃO DO VENTO E DESAPRUMO

A ação do vento foi determinada de acordo com as prescrições da NBR 6123- Forças

devido ao vento em edificações (1989).

A força de vento a ser utilizada no projeto depende de vários fatores:

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• local (cidade);

• dimensões da edificação;

• tipo de terreno (plano, morro, topo de montanha);

• rugosidade do terreno (livre, com obstáculos);

• tipo de ocupação (residencial, depósito, etc).

Em função da cidade onde a estrutura será construída deve-se utilizar uma

velocidade básica de vento (V B0B) que servirá de parâmetro para os demais cálculos.

A partir de V B0B calcula-se a velocidade característica, V Bk B, específica para a estrutura

em análise:

3210 xSxSxSVVk = (4.1)

Onde:

=1S fator topográfico;

=2S fator rugosidade do terreno;

=3S fator estatístico em função do uso da edificação.

O fator topográfico 1S vale em terreno plano ou fracamente acidentado: =1S 1,0.

O fator 2S é utilizado para levar em conta a rugosidade do terreno, ou seja, o

número de obstáculos entre o vento e a edificação em análise e altura do ponto de aplicação

da carga de vento, e as dimensões do edifício.

As dimensões do edifício são levadas em conta a partir da definição das 3 classes.

Para o edifício a dimensionar a maior dimensão horizontal e vertical não excedem 20 m,

portanto sua Classe é A.

Outro fator levado em conta através de 2S é número e altura dos obstáculos ao nível

do solo entre o vento e a edificação. Há cinco categorias, mas o intuito não é descrevê-las e

sim nos atermos ao edifício a dimensionar. Nesse caso a categoria é IV por se tratar de

terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados em zona urbanizada.

Assim a cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 10m.

O fator 3S é baseado em conceitos estatísticos e considera o grau de segurança

requerido e a vida útil da edificação. Por se tratar de edificação residencial o edifício a ser

dimensionado pertence ao grupo 2, portanto .00,13 =S

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A partir da velocidade característica kV , calcula-se a pressão estática de vento ( vq ),

também para cada altura z em cada pavimento:

2000613,0 kv xVq = (4.2)

Onde:

vq em KN/mP

2P e kV em m/s.

No caso de força de vento em edifícios se está interessado na força na direção

perpendicular à fachada. Então calcula-se, em cada altura (adotado altura igual a 5 m e não

por pavimento), um caso de vento na direção X e outro na direção Y. No caso do edifício a

ser dimensionado o vento foi calculado somente na direção de menor comprimento (direção

Y) da edificação.

A força de arrasto é obtida através da expressão:

xAxqCF taa = (4.3)

Onde:

=aF força de arrasto;

=aC coeficiente de arrasto;

=tq vq + dq ;

=A área da fachada onde incide o vento.

O coeficiente de arrasto depende se o vento é de baixa ou alta turbulência. Para o

edifício a ser dimensionado foi adotado vento de alta turbulência indicado na direção Y.

Figura 4.5- direção Y de incidência do vento.

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Para =21 / ll maior dimensão/menor dimensão = 18,6/8,4=2,21 e =1/ lh 16,8/18,6

=0,9 =⇒ aC 1,05.

O valor do dq é dado pela expressão:

HxCxHxpesopavxAqd 100

= (4.4)

Onde:

=pesopav peso do pavimento tipo;

=A área em planta do prédio;

=C maior comprimento do prédio;

=H altura total do prédio.

Na Tabela 4.2 estão anotadas as ações totais a cada 5m do prédio. O momento no

primeiro andar é calculado multiplicando-se cada Fa pela distância entre o andar em que se

quer calcular o momento e a altura z em que cada força é aplicada.

Tabela 4.2- Cálculo da força de vento e desaprumo z

(m) S1 S2 Vk (m/s)

qv (KN/m²)

Área (em planta) qd qt Ca Fa

5,0 1 0,79 31,60 0,612 160,74 0,00184 0,614 1,1 59,9510,0 1 0,86 34,40 0,725 160,74 0,00184 0,727 1,1 71,0115,0 1 0,90 36,00 0,794 160,74 0,00184 0,796 1,1 77,7616,8 1 0,91 36,43 0,814 160,74 0,00184 0,815 1,1 28,67

Da Tabela 4.2 concluí-se que:

Tabela 4.3- resultante no 1º pavimento

Pavimento Ftotal (KN)

Mtotal (KN.m)

1º 237,39 2657,88

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4.5 MODELO DE DISTRIBUIÇÃO DOS ESFORÇOS DE VENTO E DESAPRUMO

Para casos de edifícios de baixa altura e com várias paredes de contraventamento

nas duas direções principais (caso aqui desenvolvido), esse modelo é usualmente suficiente

para um dimensionamento econômico.

A força horizontal em cada parede de contraventamento é proporcional à rigidez

dessas. Considerando que todas as paredes são do mesmo material e simplificações acima,

a ação em cada parede será dada pela expressão:

∑∑==

i

iyYi

i

ixXi Ix

IxxFF

IyIy

xFF ; (4.5)

Deve-se deixar claro que essas simplificações podem não ser suficientes para um

dimensionamento econômico em edifícios de tipologia mais arrojada, como em casos de

maior número de pavimentos ou menor número de paredes estruturais.

É inegável e certo que o edifício sofrerá torção mesmo se a planta for duplamente

simétrica haverá torção devido à ação do vento que nunca é uniformemente distribuída na

fachada.

Há que se considerar que o modelo de paredes em balanço aqui mostrado é

conservador. Quando comparam-se os resultados desse modelo com de outros mais

refinados as diferenças costumam ser grandes onde o cálculo indica necessidade de

armadura no modelo simples e deslocamentos elevados, muitas vezes o resultado de um

modelo mais elaborado indica a não necessidade de armadura e deslocamentos pequenos.

No caso de edifícios baixos, com paredes bem distribuídas nas duas direções, muito

provavelmente o modelo de paredes em balanço sem consideração de torção é suficiente.

No caso de edifícios mais altos ou com quantidade de paredes estruturais reduzidas

(pórticos planos, espaciais, elementos finitos) a consideração da torção se torna necessária.

4.5.1 DEFINIÇÃO DAS PAREDES DE CONTRAVENTAMENTO NA DIREÇÃO Y

São definidos dois modelos para consideração da ação do vento e desaprumo, um

na direção principal X e outra na Y do prédio. Para a direção X fazem parte do modelo as

paredes dispostas nessa direção mais as abas de eventuais parede amarradas a essas

limitando o comprimento da aba a 6 vezes a espessura e nunca sobrepor o mesmo trecho

de aba em duas paredes de contraventamento.

Na Tabela 4.4 estão representadas as paredes de contraventamento Y que farão

parte do modelo e também as propriedades dessas paredes. Nesta tabela, por exemplo, a

parede 25, cujo momento de inércia vale 1,3191 mP

4P, deverá resistir a um esforço

proporcional a 1,3191/9,1510 ou 14,41% do momento e da força total em cada andar.

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Tabela 4.4- Paredes de contraventamento e suas propriedades

Parede Ix (m4) Itotal ymáx Ix/ItotalP15 2,7238 9,1510 3,1945 0,2977P16 3,4974 9,1510 2,9166 0,3822P17 0,0852 9,1510 0,9700 0,0093P18 0,0169 9,1510 0,6271 0,0018P19 0,9388 9,1510 2,2402 0,1026P20 0,0295 9,1510 0,7502 0,0032P21 0,0007 9,1510 0,2031 0,0001P22 0,0103 9,1510 0,5417 0,0011P23 0,0426 9,1510 0,8261 0,0047P24 0,0421 9,1510 0,7856 0,0046P25 1,3191 9,1510 1,8068 0,1441P26 0,4022 9,1510 1,3255 0,0440P27 0,0407 9,1510 0,8334 0,0044P28 0,0017 9,1510 0,6271 0,0002

Os momentos de inércia e ymáx foram obtidos com o auxílio do software ProgeCad

2009.

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5. RESULTADOS OBTIDOS APLICANDO A NBR 10837

Os resultados obtidos aplicando a NBR10837 estão representados abaixo separados

por tipo de esforços. Para chegar nestes resultados foram utilizadas planilhas elaboradas no

Excel, pois esse software facilita muito os cálculos.

5.1 COMPRESSÃO SIMPLES- PAREDES ISOLADAS

Os resultados foram obtidos aplicando as equações 3.3 e 3.4. Na Tabela 5.1 são

apresentados os valores de fp necessários para cada parede e por andar considerando

paredes isoladas.

Tabela 5.1- fp necessários 6º NÍVEL 5º NÍVEL 4º NÍVEL 3º NÍVEL 2º NÍVEL 1º NÍVEL

Parede fp nec.(Mpa) fp nec.(Mpa) fp nec.(Mpa) fp nec.(Mpa) fp nec.(Mpa) fp nec.(Mpa)1 0,68 1,37 2,05 2,73 3,42 4,10 2 0,35 0,71 1,06 1,41 1,77 2,12 3 0,73 1,46 2,19 2,92 3,64 4,37 4 0,58 1,17 1,75 2,33 2,92 3,50 5 0,61 1,22 1,83 2,43 3,04 3,65 6 0,65 1,31 1,96 2,61 3,27 3,92 7 1,05 2,10 3,15 4,20 5,25 6,30 8 0,56 1,11 1,67 2,23 2,78 3,34 9 0,34 0,68 1,02 1,36 1,70 2,05

10 0,30 0,60 0,90 1,20 1,50 1,79 11 0,43 0,86 1,29 1,72 2,15 2,58 12 0,55 1,10 1,65 2,20 2,75 3,29 13 0,93 1,87 2,80 3,74 4,67 5,61 14 0,67 1,33 2,00 2,67 3,33 4,00 15 0,57 1,14 1,71 2,28 2,86 3,43 16 0,55 1,10 1,66 2,21 2,76 3,31 17 0,66 1,31 1,97 2,63 3,29 3,94 18 0,66 1,31 1,97 2,62 3,28 3,94 19 0,99 1,99 2,98 3,98 4,97 5,97 20 0,72 1,43 2,15 2,86 3,58 4,29 21 0,64 1,28 1,92 2,56 3,20 3,85 22 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 23 0,58 1,16 1,74 2,33 2,91 3,49 24 0,85 1,70 2,56 3,41 4,26 5,11 25 0,49 0,97 1,46 1,95 2,43 2,92 26 0,49 0,97 1,46 1,94 2,43 2,92 27 0,67 1,35 2,02 2,69 3,37 4,04 28 0,66 1,32 1,98 2,64 3,30 3,96

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5.2 COMPRESSÃO SIMPLES- GRUPO DE PAREDES

A Tabela 5.2 apresenta os resultados utilizando o conceito de grupos isolados de

paredes. Geralmente os limites dos grupos são as aberturas, portas e janelas. A Figura 5.1

apresenta a numeração das paredes e grupos.

Figura 5.1- Grupos de paredes

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Tabela 5.2- resistência dos prismas para o 1º pavimento

1º PAVIMENTO Grupos de

Paredes Paredes Carregamento (KN)

Comprimento do Grupo (m)

Carga Dist. (KN/m)

fp nec. Mpa

G1 P1; P3; P15 645,57 7,26 88,92 3,63 G2 P2; P18;P19 832,83 9,21 90,43 3,69 G3 P4; P20; P21 381,71 4,33 88,16 3,60 G4 P5; P16; P1A; P3A 797,80 9,13 87,38 3,57 G5 P6; P22; P23 457,12 5,08 89,98 3,67 G6 P7; P12; P25 481,69 5,46 88,22 3,60 G7 P9; P24 261,75 2,99 87,54 3,57 G8 P11; P27; P28 450,55 6,06 74,35 3,03 G9 P8; P10; P26 418,49 6,71 62,37 2,55 G10 P14 52,06 0,59 88,23 4,00 G11 P17 187,47 1,94 96,64 3,94 G12 P13 72,96 0,59 123,66 5,61

O grupo 12 é o mais solicitado, portanto ele determinará a resistência necessária do

bloco para o 1º pavimento. A solução adotada será o uso do grauteamento de um prisma de

4 MPa.

Uma hipótese razoável é a consideração de que com o grauteamento total a

resistência do prisma aumente em 80 %. Portanto, o prisma de 4 MPa pode atingir uma

resistência de 7,2 MPa com o grauteamento total.

Para verificar a quantidade de furos que deve ser grauteado basta aplicar a equação

5.1:

tearquantograuff opnecessárip ∆

=∆

%100%100 (5.1)

tearquantograu61,1

%1002,3

= (5.1)

Resulta que 50,31% do grupo deve ser grauteado, ou seja, 0,29m do grupo deve ser

grauteado.

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5.3 CISALHAMENTO

Os resultados foram obtidos aplicando a equação 3.5 e estão representados na

Tabela 5.3.

Tabela 5.3- verificação ao cisalhamento

CISALHAMENTO Parede Fatuante Τatuante Τadm

P15 70,66 92,27 130,96P16 90,73 118,48 128,30P17 2,21 8,14 143,19P18 0,44 3,82 142,98P19 24,35 51,62 191,03P20 0,77 4,59 141,27P21 0,02 0,59 131,76P22 0,27 2,85 120,89P23 1,11 5,30 132,43P24 1,09 5,24 170,75P25 34,22 74,07 118,96P26 10,43 34,34 118,88P27 1,06 6,73 145,48P28 0,04 0,38 143,57

Pela Tabela 5.3 vemos que não há necessidade de armar nenhuma parede para

resistir aos esforços cortantes.

5.4 FLEXÃO COMPOSTA

Para o cálculo da flexo compressão foi considerando o desaprumo e o vento.

Destaca-se que estes resultados são para paredes isoladas no 1º pavimento. Os resultados

foram obtidos aplicando a equação 3.7 e estão representados na Tabela 5.4.

Tabela 5.4- fp e fbk necessários

Parede falv,f falv,c fp nec. (Mpa)

fb (Mpa)

P15 927,83 599,68 4,90 9,80 P16 847,12 579,97 4,61 9,23 P17 281,73 690,26 3,67 7,34 P18 182,14 688,76 3,42 6,83 P19 650,66 1044,69 6,12 12,24 P20 217,89 676,08 3,45 6,90 P21 58,99 605,66 2,75 5,50 P22 157,34 525,13 2,65 5,30

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42

P23 239,94 610,59 3,22 6,45 P24 228,18 894,43 4,41 8,83 P25 524,78 510,78 3,51 7,02 P26 384,99 510,25 3,16 6,31 P27 242,06 707,23 3,65 7,29 P28 182,14 693,09 3,43 6,87

Estes valores de fp representam os valores necessários de resistência dos prismas

para essas paredes. Os resultados de fp nec devem ser comparados com os resultados de

fp obtidos na compressão. Esta comparação é feita na Tabela 5.5.

Tabela 5.5- comparação entre compressão simples e compressão na flexão

Compressão Simples

Compressão na Flexão

Parede fp nec. (Mpa)

fp nec. (Mpa)

P15 3,43 4,90 P16 3,31 4,61 P17 3,94 3,67 P18 3,94 3,42 P19 5,97 6,12 P20 4,29 3,45 P21 3,85 2,75 P22 3,00 2,65 P23 3,49 3,22 P24 5,11 4,41 P25 2,92 3,51 P26 2,92 3,16 P27 4,04 3,65 P28 3,96 3,43

A análise desses resultados mostra que as paredes 15, 16, 19, 25 e 26 requerem

uma quantidade maior de grauteamento devido à compressão na flexão do que aquela

mínima necessária devido à compressão simples. Assim, feita essa comparação podemos

finalmente determinar a quantidade a ser grauteada.

Para e verificação à tração foi elaborada a Tabela 5.6 lembrando que a tensão

admissível (normal à fiada) é de 0,10 MPa (100 KN/mP

2P), ou seja: f Balv,f B – 0,75 f Balv,c B ≤ 100

KN/mP

2P.

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43

Tabela 5.6- verificação à tração

Parede falv,f 0,75falv,c falv,f - 0,75falv,c f adm P15 927,83 449,76 478,07 100,00 P16 847,12 434,97 412,14 100,00 P17 281,73 517,69 -235,96 100,00 P18 182,14 516,57 -334,43 100,00 P19 650,66 783,52 -132,86 100,00 P20 217,89 507,06 -289,17 100,00 P21 58,99 454,24 -395,25 100,00 P22 157,34 393,85 -236,51 100,00 P23 239,94 457,94 -218,00 100,00 P24 228,18 670,82 -442,65 100,00 P25 524,78 383,08 141,70 100,00 P26 384,99 382,69 2,30 100,00 P27 242,06 530,42 -288,36 100,00 P28 182,14 519,82 -337,68 100,00

Analisando os resultados vemos que as paredes 15, 16 e 25 são as únicas paredes

que necessitam serem armadas. Simplificadamente, pode-se determinar a força de tração

(Ft), multiplicando-se a área tracionada pela largura da parede.

Figura 5.2- tensões na parede 15

Observando à figura acima, pode-se perceber que o ponto de tração nula ocorre a

141 cm da face direita, tem-se então: Ft = 478,07 x 1,41/2 x 0,14 = 47,18 KN.

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44

Para calcular a área de aço necessário, basta dividir a força pela tensão admissível

de 165 MPa = 16,5 KN/cm2: As = 47,18/16,5 = 2,96 cm2.

Adotando 3 barras de diâmetro de 12,5 mm (área de 1,2 cm2) em cada extremidade

da parede solucionamos o problema.

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6. RESULTADOS OBTIDOS APLICANDO A NBR 15812

Os resultados obtidos aplicando a NBR 15812 estão representados na Tabela 6.1

separados por tipo de esforços. Novamente destaca-se a utilização do software Excel para a

elaboração das planilhas.

6.1 COMPRESSÃO SIMPLES- PAREDES ISOLADAS

Os resultados foram obtidos aplicando a equação 3.8. A Tabela 6.1 mostra as

resistências de prismas necessárias para todas as paredes e por andar.

Tabela 6.1- resistências características necessárias para os prismas em cada andar 6º NÍVEL 5º NÍVEL 4º NÍVEL 3º NÍVEL 2º NÍVEL 1º NÍVEL

Parede fpk nec. (Mpa) fpk nec. (Mpa) fpk nec. (Mpa) fpk nec. (Mpa) fpk nec. (Mpa) fpk nec. (Mpa) 1 0,55 1,09 1,64 2,19 2,73 3,28 2 0,28 0,57 0,85 1,13 1,41 1,70 3 0,58 1,17 1,75 2,33 2,92 3,50 4 0,47 0,93 1,40 1,87 2,33 2,80 5 0,49 0,97 1,46 1,95 2,43 2,92 6 0,52 1,05 1,57 2,09 2,61 3,14 7 0,84 1,68 2,52 3,36 4,20 5,04 8 0,45 0,89 1,34 1,78 2,23 2,67 9 0,27 0,55 0,82 1,09 1,36 1,64 10 0,24 0,48 0,72 0,96 1,20 1,44 11 0,34 0,69 1,03 1,37 1,72 2,06 12 0,44 0,88 1,32 1,76 2,20 2,64 13 0,75 1,50 2,24 2,99 3,74 4,49 14 0,53 1,07 1,60 2,13 2,67 3,20 15 0,46 0,91 1,37 1,83 2,29 2,74 16 0,44 0,88 1,32 1,77 2,21 2,65 17 0,53 1,05 1,58 2,10 2,63 3,16 18 0,52 1,05 1,57 2,10 2,62 3,15 19 0,80 1,59 2,39 3,18 3,98 4,78 20 0,52 1,03 1,55 2,06 2,58 3,09 21 0,51 1,03 1,54 2,05 2,56 3,08 22 0,44 0,89 1,33 1,78 2,22 2,67 23 0,47 0,93 1,40 1,86 2,33 2,79 24 0,68 1,36 2,04 2,73 3,41 4,09 25 0,39 0,78 1,17 1,56 1,95 2,33 26 0,39 0,78 1,17 1,56 1,94 2,33 27 0,54 1,08 1,62 2,16 2,69 3,23 28 0,53 1,06 1,58 2,11 2,64 3,17

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6.2 COMPRESSÃO SIMPLES- GRUPO DE PAREDES

Na Tabela 6.2 estão contidos os valores necessários para as resistências dos

prismas para cada grupo de paredes para o 1º pavimento.

Tabela 6.2- fp necessário para os grupos

1º PAVIMENTO Grupos de Paredes Paredes Carregamento

(KN) Comprimento do

Grupo (m) Carga Dist.

(KN/m) fpk nec. Mpa

G1 P1; P3; P15 645,67 7,26 88,94 2,90 G2 P2; P18;P19 832,98 9,21 90,44 2,95 G3 P4; P20; P21 381,70 4,33 88,15 2,88 G4 P5; P16; P1A; P3A 797,56 9,13 87,36 2,85 G5 P6; P22; P23 457,09 5,08 89,98 2,94 G6 P7; P12; P25 481,69 5,46 88,22 2,88 G7 P9; P24 261,71 2,99 87,53 2,86 G8 P11; P27; P28 450,57 6,06 74,35 2,43 G9 P8; P10; P26 418,50 6,71 62,37 2,04

G10 P14 52,06 0,59 88,23 3,20 G11 P17 187,47 1,94 96,64 3,16 G12 P13 72,96 0,59 123,66 4,49

O grupo 12 continua sendo o mais solicitado, portanto seu fpk determinará a

resistência necessária para o 1º pavimento. Assim, para este pavimento o prisma utilizado

terá um fpk igual a 3 MPa.

A hipótese de que o grauteamento total aumenta a resistência do prisma em 80 %

também será utilizada como solução. Portanto, o prisma de 3 MPa pode atingir uma

resistência de 5,4 MPa com o grauteamento total.

Para verificar a quantidade de furos que deve ser grauteado basta aplicar a equação

5.1:

tearquantograuff opnecessárip ∆

=∆

%100%100 (5.1)

tearquantograu49,1

%1004,2

= (5.1)

Resulta que 62,08% do grupo deve ser grauteado, ou seja, 0,37m do grupo deve ser

grauteado.

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6.3 CISALHAMENTO

Os resultados foram obtidos aplicando a equação 3.9 e estão representados na

Tabela 6.3.

Tabela 6.3- verificação ao cisalhamento

CISALHAMENTO

Paredes Τ (KN/m²) Τ(Mpa) σ fvk fvk (Mpa) faplicado fvkpermitido

P15 92,2742 0,0923 0,0461 349,2006 0,3492 0,1292 0,1746 P16 118,4727 0,1185 0,0592 343,5094 0,3435 0,1659 0,1718 P17 8,1376 0,0081 0,0041 342,0519 0,3421 0,0114 0,1710 P18 3,8189 0,0038 0,0019 402,2063 0,4022 0,0053 0,2011 P19 51,6183 0,0516 0,0258 489,5494 0,4895 0,0723 0,2448 P20 4,5934 0,0046 0,0023 403,1252 0,4031 0,0064 0,2016 P21 0,5896 0,0006 0,0003 372,8587 0,3729 0,0008 0,1864 P22 2,8485 0,0028 0,0014 340,7967 0,3408 0,0040 0,1704 P23 5,2977 0,0053 0,0026 379,5526 0,3796 0,0074 0,1898 P24 5,2355 0,0052 0,0026 451,1893 0,4512 0,0073 0,2256 P25 74,0669 0,0741 0,0370 332,4751 0,3325 0,1037 0,1662 P26 34,3434 0,0343 0,0172 335,6569 0,3357 0,0481 0,1678 P27 6,7334 0,0067 0,0034 391,8973 0,3919 0,0094 0,1959 P28 0,3819 0,0004 0,0002 403,3656 0,4034 0,0005 0,2017

Os resultados mostram que nenhuma das paredes necessitará de armadura

resistente ao cisalhamento.

6.4 FLEXÃO COMPOSTA

Para o cálculo da flexo compressão foi considerado o desaprumo e o vento. Destaca-

se que estes resultados também são para paredes isoladas no 1º pavimento. Os resultados

foram obtidos aplicando as equações 3.11 e 3.12 e estão representados na Tabela 6.4.

Tabela 6.4- fpk necessário para as paredes no 1º pavimento

Parede falv,f Falv,c (G) falv,c (Q) fpk nec. (Mpa)

fpk nec. (Mpa)

P15 927,813 442,668 157,149 4,851 4,227 P16 847,099 430,021 149,634 4,561 4,005 P17 281,727 426,782 263,478 3,303 3,606 P18 182,135 560,459 128,509 3,340 3,441 P19 650,645 754,554 290,149 5,843 5,817 P20 217,889 562,500 113,453 3,410 3,439 P21 58,988 495,242 110,610 2,674 2,864 P22 157,332 423,993 101,028 2,588 2,652

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P23 239,933 510,117 100,303 3,199 3,174 P24 228,170 669,309 224,934 4,181 4,453 P25 524,768 405,500 105,278 3,490 3,175 P26 384,979 412,571 97,777 3,134 2,949 P27 242,053 537,549 169,829 3,489 3,621 P28 182,135 563,035 130,056 3,356 3,460

Estes valores de fpk representam os valores necessários de resistência dos prismas

para essas paredes. Estes resultados devem ser comparados com os resultados de fpk

obtidos na compressão. Esta comparação é feita na Tabela 6.5.

Tabela 6.5- comparação entre compressão simples e compressão na flexão

Compressão Compressão na Flexão

Parede fpk nec. (Mpa) fpk nec. (Mpa)

P15 2,74 4,85 P16 2,65 4,56 P17 3,16 3,61 P18 3,15 3,44 P19 4,78 5,82 P20 3,09 3,44 P21 3,08 2,86 P22 2,67 2,65 P23 2,79 3,20 P24 4,09 4,45 P25 2,33 3,49 P26 2,33 3,13 P27 3,23 3,62 P28 3,17 3,46

A análise desses resultados mostra que somente as paredes 21 e 22 não requerem

uma quantidade maior de grauteamento devido à compressão na flexão do que aquela

mínima necessária devido à compressão simples. Assim, feita essa comparação podemos

finalmente determinar a quantidade a ser grauteada.

Para verificação à tração foi elaborada a Tabela 6.6 lembrando que a tensão limite

1,022.0 ==

m

tkfγ MPa (100 KN/mP

2P), ou seja: 1,09,04,1 ≤− GQvento MPa.

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Tabela 6.6- Verificação à tração

Parede Qvento falv,c (G) flimite faplicado

P15 0,928 0,443 0,100 0,901 P16 0,847 0,430 0,100 0,799 P17 0,282 0,427 0,100 0,010 P18 0,182 0,560 0,100 -0,249 P19 0,651 0,755 0,100 0,232 P20 0,218 0,563 0,100 -0,201 P21 0,059 0,495 0,100 -0,363 P22 0,157 0,424 0,100 -0,161 P23 0,240 0,510 0,100 -0,123 P24 0,228 0,669 0,100 -0,283 P25 0,525 0,406 0,100 0,370 P26 0,385 0,413 0,100 0,168 P27 0,242 0,538 0,100 -0,145 P28 0,182 0,563 0,100 -0,252

Analisando os resultados vemos que as paredes 15, 16, 19, 25 e 26 necessitam

serem armadas. Para a determinação da quantidade de armadura necessária à tração pode-

se utilizar o método simplificado adotado no item 5.4.

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7. DIMENSIONAMENTO DA PAREDE 25

Neste capítulo será feito o dimensionamento da parede 25 demonstrando todos os

passos efetuados desde a distribuição das cargas verticais até a aplicação das equações

específicas de cada norma.

7.1 CARGAS VERTICAIS

Cargas permanentes:

Peso específico do concreto armado= 25 KN/m3.

Peso específico da paredes revestidas= 1,8 KN/m2.

Revestimento de laje= 0,6 KN/m2.

O pé-direito livre de 2,80 m, o que fornece um peso/ metro igual a 5,04 KN/m.

Cargas variáveis:

Para o pavimento foram utilizados os valores de sobrecarga prescritos pela NBR

6120.

Sobrecarga nas lajes= 2,0 KN/m2.

Com base nos dados acima elaborou-se a Tabela 7.1:

Tabela 7.1- Cargas verticais distribuídas.

Parede L (m)

Área de Influência

(m2)

Peso Laje G (KN/m)

Peso Laje Q (KN/m)

Peso Alv.

(KN/m)

Vergas e Contavergas

(KN/m) Carregamento Total G(KN/m)

Carregamento Total Q(KN/m)

25 3,30 4,05 4,42 2,46 5,04 - 9,46 2,46

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Para a obtenção do carregamento total no 1º pavimento basta multiplicar os valores

por 6. Os valores são apresentados na Tabela 7.2:

Tabela 7.2- Cargas verticais distribuídas no 1º pavimento.

Parede L (m)

Área de Influência

(m2)

Peso Laje G (KN/m)

Peso Laje Q (KN/m)

Peso Alv.

(KN/m)

Vergas e Contavergas

(KN/m) Carregamento Total G(KN/m)

Carregamento Total Q(KN/m)

25 3,30 4,05 4,42 2,46 5,04 - 56,77 14,74

7.2 NBR 10837

7.2.1 COMPRESSÃO SIMPLES

Aplicando a equação 3.3 encontramos o fp necessário para a parede 25.

xAt

hxfP padm⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=

3

4012,0 (3.3)

14,014,0*40

8,212,051,713

xxf p⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−=

MPamKNf p 92,2/77,2918 2 ≅=

7.2.2 CISALHAMENTO

A parede 25 recebe o esforço cortante proporcional à sua inércia em relação à

inércia total. A Tabela 4.4 mostra essa relação. Portanto, o F atuante nessa parede é igual a

0,144*237,19, ou seja 34,22KN.

Na Figura 7.1 tem-se as características da parede 25 e os carregamentos de

compressão e cisalhamento.

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52

Figura 7.1- Parede 25 e carregamentos

Para tensões admissíveis, na alvenaria não armada, indica-se adotar os seguintes

valores:

Tabela 7.3- valores para tensões admissíveis

5,0 ≤ fa <10,0 fa ≥ 10,0

fBv,adm B= 0,05 + 0,18σ ≤ 0,4 MPa

Com σ = 0,75 N/A

fBv,adm B= 0,10 + 0,18σ ≤ 0,5 MPa

Com σ = 0,75 N/A

Sabe-se que a argamassa terá resistência à compressão entre 5,0 e 10,0.

De acordo com a tabela acima: fv,adm= 0,05 + 0,18σ ≤ 0,4 MPa

σ = 0,75 x 71,51/0,14 = 383,08 KN/m P

2P = 0,38 MPa

fv,adm= 0,05 + 0,18 x 0,38 = 118,96 KN/mP

2P

Deve-se verificar:

≤τ fv,adm ⇒ 34,22/(0,14 x 3,3) = 74,07 ≤ 118,96.

Portanto essa parede não necessita de armadura para resistir os esforços cortantes.

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53

7.2.3 FLEXÃO COMPOSTA

Considerando a carga lateral devido ao vento e a parede apoiada em cima e em

baixo, será determinada a resistência do bloco.

O esforço recebido por essa parede dependerá dos valores de I B25B, yBmáxB, w e MBtotal B.

Temos que I B25B = 1,3191m³, yBmáxB = 1,8068m, w = I B25B/ yBmáxB = 0,7301m². Portanto f Balv,f B =

2657,88*0,1441/0,7301 = 524,78KN/m².

Pela equação 3.7, temos que:

33,1,

,

,

, ≤+falv

falv

calv

calv

f

f

ff

(3.7)

Onde:

calvf , = 71,51/0,14 = 510,78 KN/m²;

calvf , = 0,175 pf ;

falvf , = 524,78 KN/m²;

falvf , = 0,3 pf .

Substituindo os valores:

33,13,0

78,524175,0

78,510≤+

pp ff

MPafff p

pp

51,333,127,174973,2918=⇒≤+

Esse valor de pf de compressão devido à flexão deve ser comparado, como já

mencionado, com o valor de pf encontrado na compressão simples. Nota-se que o valor de

pf de compressão devido à flexão é maior que o pf encontrado na compressão simples.

Portanto para o dimensionamento dessa parede o valor de pf devido à flexão determina a

resistência necessária a esta parede.

Para verificação à tração sabe-se que a tensão admissível (normal à fiada), segundo

a Tabela 3.1, é de 0,10MPa.

A seguinte inequação deve ser atendida:

MPafff tcalvt 10,075,0 , =≤− (7.1)

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54

Substituindo os valores nessa equação temos que:

2/10078,510*75,078,524 mKN≤−

2/10069,141 mKN≤

Portanto temos que armar essa parede podendo usar o método simplificado

apresentado no item 5.4.

7.3 NBR 15812

7.3.1 COMPRESSÃO SIMPLES

Aplicando a equação 3.8 encontramos a resistência necessária do prisma para a

parede 25. Tem-se então:

xAt

hfx

pilaresparedesxN

ef

ef

m

pkkf ⎥

⎢⎢

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

≤3

401

7,09,0

0,1γ

γ (3.8)

14,0875,035,00,111,100 xxfx pk≤

MPaff pkpk 33,204,011,100 =⇒≤

7.3.2 CISALHAMENTO

Sabe-se que a argamassa terá resistência entre 3,5 a 7,0MPa. De acordo com a

Tabela 3.4: .4,15,015,0 MPafvk ≤+= σ

No valor de σ são desconsideradas as cargas acidentais. Tem-se que

.365,0/95,36414,0/77,569,0 2 MPamKNx ===σ

Finalmente: .332,003655,015,0 MPaxfvk =+=

Deve-se verificar:

m

vkfk fbxdxV

γγ

≤ (3.9)

2332,0

14,03,34,11022,34 3

≤−

xxx

166,0103,0 ≤

Portanto, essa parede não precisa ser armada para resistir aos esforços cortantes.

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55

7.3.3 FLEXÃO COMPOSTA

A tensão de compressão máxima deve ser verificada separando a compressão

simples devido à flexão e considerando redução das ações acidentais simultâneas.

Deve-se verificar:

pkventoacidental fQ

RGQ

≤++

66,235,0

4,17,0

(3.11)

pkventoacidental fQ

RGQ

≤++

60,135,0

4,14,1

(3.12)

Substituindo os valores em cada equação:

pkventoacidental fQ

RGQ

≤++

66,235,0

4,17,0 (3.11)

pkfxx

xx≤+

+ 77,52466,2875,035,0

50,4054,128,1057,0

2/3490 mKNf pk ≥ ou MPaf pk 49,3≥

pkventoacidental fQ

RGQ

≤++

60,135,0

4,14,1

(3.12)

pkfxx

xx≤+

+ 77,52460,1875,035,0

50,4054,128,1054,1

2/3174 mKNf pk ≥ ou MPaf pk 17,3≥

O resultado obtido pela equação (3.11) é maior que o encontrado nas equações

(3.12) e (3.8), portanto esse valor de pkf deve ser adotado no dimensionamento da parede

à compressão.

Para verificação da tração máxima deve-se aplicar a seguinte equação:

m

tkvento

fxGxQ γ≤− 9,04,1 (3.10)

Admitindo argamassa de 6,0MPa de resistência a compressão: =tkf 0,2MPa.

Substituindo os valores na equação 3.10, temos que:

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56

22,0405,09,0524,04,1 ≤− xx

1,036,0 ≤

A inequação acima é falsa pois 0,36 é maior que 0,1. Portanto será necessária

armadura nas extremidades dessa parede para resistir os esforços.

Analisando o gráfico de tensões combinadas, percebe-se que o ponto de tração nula

ocorre a 49 cm da extremidade direita, como mostra Figura 7.2.

Figura 7.2- tensões na parede 25

Simplificadamente: .48,2114,02/83,072,369 KNxxFtd ==

Para calcular a área de aço necessária, basta dividir a força pela tensão admissível

de 50% fyd = 217MPa.

.989,07,21/48,21 2cmAs ==

Devemos respeitar a quantidade de armadura mínima= 0,1% x 14 x 3,3 = 4,62cm².

Portanto, para solução devem ser adotados 4 barras de 12,5cm em cada

extremidade da parede.

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8. CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES

Neste capítulo, finalmente poderemos fazer a comparação entre os resultados

obtidos em cada dimensionamento.

Este trabalho fornece subsídios para o dimensionamento de edifícios em alvenaria

estrutural não armada esperando que contribua para a ampliação do número de obras com

esse sistema construtivo.

8.1 COMPRESSÃO SIMPLES E COMPRESSÃO NA FLEXÃO

O gráfico apresentado mostra a resistência necessária para o prisma em cada

parede para o primeiro pavimento considerando também os esforços de compressão

gerados pela flexo-compressão.

fp e fpk necessário no 1º pavimento

0,001,002,003,004,005,006,007,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

Parede

fp e

fpk

NBR 10837NBR 15812

Figura 8.1- resistência necessárias dos prismas para o 1º pavimento.

O gráfico mostra que a NBR 10837 apresenta valores maiores que a NBR 15812.

Isso acontece, pois os valores gerados utilizando a NBR 10837 são valores médios de

resistência de prisma, enquanto que os valores gerados utilizando a NBR 15812 são valores

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característicos de resistência de prisma. Destaca-se que valores médios são sempre

superiores a valores característicos.

8.2 CISALHAMENTO

Os dimensionamentos mostraram que nenhuma parede precisou ser armada para

resistir os esforços de cisalhamento, como mostra a Tabela 8.1.

Tabela 8.1- verificação ao cisalhamento

NBR 10837 NBR 15812 Parede aplicado limite aplicado limite

15 0,0923 0,1310 0,1292 0,1746 16 0,1185 0,1283 0,1659 0,1718 17 0,0081 0,1432 0,0114 0,1710 18 0,0038 0,1430 0,0053 0,2011 19 0,0516 0,1910 0,0723 0,2448 20 0,0046 0,1413 0,0064 0,2016 21 0,0006 0,1318 0,0008 0,1864 22 0,0028 0,1209 0,0040 0,1704 23 0,0053 0,1324 0,0074 0,1898 24 0,0052 0,1707 0,0073 0,2256 25 0,0741 0,1190 0,1037 0,1662 26 0,0343 0,1189 0,0481 0,1678 27 0,0067 0,1455 0,0094 0,1959 28 0,0004 0,1436 0,0005 0,2017

Não podemos definir qual método é mais conservador. Poderíamos dizer que a NBR

15812 é mais conservadora por gerar um limite maior se comparado à NBR 10837, mas o

esforço aplicado através da NBR 15812 também é maior que o gerado pela NBR 10837,

portanto dizer que um método é mais conservador que o outro seria um erro. O que

podemos concluir é que as paredes 15, 16 e 25 são críticas nos dois métodos, pois elas

estão mais próximas dos limites.

8.3 FLEXÃO COMPOSTA

Aqui será abordado apenas a verificação à tração, já que os resultados obtidos à

compressão já foram contemplados na compressão simples. A Tabela 8.2 mostra os

resultados.

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Tabela 8.2- verificação à tração

NBR 10837 NBR 15812 Parede Aplicado limite aplicado limite

15 0,478 0,100 0,901 0,100 16 0,412 0,100 0,799 0,100 17 -0,236 0,100 0,010 0,100 18 -0,334 0,100 -0,249 0,100 19 -0,133 0,100 0,232 0,100 20 -0,289 0,100 -0,201 0,100 21 -0,395 0,100 -0,363 0,100 22 -0,237 0,100 -0,161 0,100 23 -0,218 0,100 -0,123 0,100 24 -0,443 0,100 -0,283 0,100 25 0,142 0,100 0,370 0,100 26 0,002 0,100 0,168 0,100 27 -0,288 0,100 -0,145 0,100 28 -0,338 0,100 -0,252 0,100

Comparando os resultados vemos a NBR 15812 parece mais conservadora já que

além de precisar armar as paredes 15, 16 e 25 (mesmas paredes que a NBR 10837), as

paredes 19 e 26 também são críticas, ou seja, também precisam ser armadas.

O fato de a parede 19 e 26 também precisarem ser armadas parece ser mais real,

pois essas paredes apresentam consideráveis valores de inércia e também estão distantes

do centro de gravidade do edifício. Portanto, a NBR 15812 parece ser mais realista nesse

aspecto.

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9. Referências Bibliográficas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6120- Cargas para o cálculo de estruturas de edificações: Rio de Janeiro, 1980.

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