ANÁLISE NUMÉRICA DE BLOCOS E PRISMAS DE ALVENARIA ESTRUTURAL SUBMETIDOS AO ESFORÇO DE COMPRESSÃO

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1 1 ANÁLISE NUMÉRICA DE BLOCOS E PRISMAS DE ALVENARIA ESTRUTURAL SUBMETIDOS AO ESFORÇO DE COMPRESSÃO Daniel Victor Rodrigues Barbosa (1) Everton dos Santos Bezerra (2) Humberto Mycael Mota Santos (3) Jonatercio Florêncio de Vasconcelos Marinho (4) Manoel Ferreira Soares Neto (5) Rodrigo Araújo Pereira Lima (6) Resumo Uma das tecnologias construtivas que vem apresentando um crescimento contínuo no Brasil é o sistema de alvenaria estrutural com o uso de blocos de concreto, que possuem como principal função resistir esforços dos mais diversos modelos habitáveis. A NBR 6136/2007 estabelece exigências para atestar a conformidade dos blocos de concreto. Uma das maneiras para verificar se o bloco atende aos parâmetros desejáveis é a resistência à compressão que o concreto fornece (ABNT NBR 12118/2013). Já a caracterização prévia ou no controle da obra da resistência à compressão da alvenaria, pode ser feita por ensaios de prismas, pequenas paredes ou parede conforme estabelecido pela NBR 8949/1985. Neste trabalho objetivou-se uma análise numérica comparativa entre amostras de um lote de blocos de concretos da região, submetidos a esforços de compressão e ao valor de resistência característica mínimo determinado na NBR 6136/2007, assim como o valor da resistência a compressão de prismas de blocos do mesmo lote. Os ensaios de compressão foram executados a partir de blocos com dimensões padronizadas e seguindo a metodologia estabelecida nas normas já referidas. Após realização dos ensaios dos blocos foi verificado que o resultado se apresentou de maneira não esperada, onde a resistência à compressão mostrou-se inferior a resistência mínima estabelecida em norma. Em relação aos prismas, não houve parâmetros de comparação, pois a quantidade de amostras ensaiadas foi inferior ao mínimo estipulado em norma. Palavras-Chave: alvenaria estrutural, blocos vazados de concreto, resistência à compressão. 1. Introdução A tecnologia na indústria da construção civil vem cada vez evoluindo com seus novos métodos e técnicas construtivas, uma dessas evoluções é a alvenaria estrutural, já sendo utilizada a vários anos em todo o mundo. A alvenaria estrutural de blocos de concreto é um marco nas pequenas e grandes construções horizontal e vertical em todo o Brasil, embora tendo limite construtivo, principalmente em edificações verticais. A alvenaria estrutural, impulsionada pelo déficit habitacional nacional brasileiro e por sem um sistema considerado como de baixo custo, (1) - Graduando de Engenharia Civil pela UNIFAVIP - daniel_victor03@hotmail.com; (2) Graduado em Engenharia Civil pela UNIFAVIP esb.everton@gmail.com; (3) - Graduado em Engenharia Civil pela UNIFAVIP humberto_mota@hotmail.com; (4) - Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental (PPGECAM) pela UFPE jonatercio.florencio@ufpe.br; (5) Graduado em Engenharia Civil pela UNIFAVIP - manoel95@hotmail.com; (6) - Mestrando do Programa de Pós- Graduação em Engenharia Civil e Ambiental (PPGECAM) pela UFPE - rodrigo.araujolima@ufpe.br.

2 2 apresenta grande potencial de crescimento de seu uso. Seu constante desenvolvimento tornase, então, importante para torna-la competitiva, confiável e econômica. O sistema construtivo com bloco de Concreto Estrutural é uma alternativa viável na redução de custo, sustentabilidade e principalmente menos agressão ao Meio Ambiente. 2. Fundamentação Teórica 2.1 Alvenaria Estrutural A alvenaria estrutural é um tipo de sistema construtivo em que a alvenaria desempenha a função de absorver os esforços estruturais provenientes da edificação e transmiti-los à fundação. Nesse sistema construtivo, a padronização quanto ao tipo de bloco é de extrema importância para a eficiência e segurança do sistema (SALGADO, 2009). De acordo com Mohamed et. al. (2010) no Brasil, o sistema em alvenaria estrutural apareceu como uma técnica construtiva somente no final da década de Anteriormente, não se tinha conhecimento sobre a existência da regularidade dos critérios de dimensionamento e segurança dos elementos estruturais, as edificações eram frutos do conhecimento empírico do construtor. Algumas das principais vantagens do sistema é a produtividade controlada, obra mais racionalizada e limpa, consumo altamente quantificável, menor utilização de fôrmas e armação, menor desperdício de material, cumprimento de prazos mais precisos proporcionando flexibilidade no planejamento das etapas de execução e uma maior possibilidade de acompanhamento, quanto ao seu desempenho são a segurança ao fogo, a durabilidade, a segurança estrutural, térmica e acústica, tornando assim o processo construtivo em alvenaria estrutural no Brasil (MOHAMED et. al., 2010). Para dimensionamento de alvenaria estrutural, Mohamed et. al. (2010) destaca que a resistência à compressão deve ser analisada de acordo com a união do conjunto, bloco, argamassa e, quando também usado, do graute. A alvenaria por ser composta de mais de um material não se pode estimar o desempenho estrutural sem a realização de ensaios característicos. A mais importante das propriedades dos blocos é a resistência à compressão, pois geralmente, os esforços verticais são mais intensos nas paredes de alvenaria do que os esforços horizontais produzidos pelo vento e sismos. De acordo com a NBR 12118:2013 os ensaios característicos para determinação da resistência à compressão podem ser analisados os de prismas, pequenas paredes ou de parede. E ainda

3 3 segundo a NBR 6136:2007 os blocos vazados de concreto devem atender a determinados valores de resistência à compressão característica (fbk) de acordo com suas respectivas classes. 2.2 Blocos de Concreto A NBR 6136 (2007) define o bloco de concreto (Figura 1), como sendo o elemento de alvenaria cuja área líquida é igual ou inferior a 75% da área bruta (área da seção perpendicular aos eixos dos furos, sem desconto das áreas dos vazios). Figura 1 - Bloco vazado. Fonte: NBR 6136/2007. Quanto à aplicação, os blocos de concreto são divididos em dois tipos: Estrutural: aplicados em alvenaria estrutural, armada e parcialmente armada, permitindo que as instalações elétricas e hidráulicas sejam embutidas na fase de elevação da alvenaria; Vedação: para fechamento de vãos, de modo a propor vãos medulados em função das dimensões dos blocos. Quanto ao uso, os blocos de concreto podem ser classificados, segundo a NBR 6136/2007: Classe A: com função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima ou abaixo do nível do solo; Classe B: com função estrutural para uso em elementos de alvenaria acima do nível do solo; Classe C: com função estrutural para uso em elemento de alvenaria acima do nível do solo; Classe D: sem função estrutural para uso de elemento acima do nível do solo.

4 4 Os blocos são também divididos em grupos chamados de famílias. Cada família corresponde a uma dimensão modular como representados no Quadro 1. Quadro 1 - Família de blocos Fonte: NBR 6136/ Materiais Foram utilizados neste trabalho blocos de concreto vazado de dois furos obtidos de uma empresa fornecedora da cidade de Caruaru-PE. Para execução dos ensaios, os blocos utilizados pertenciam a um mesmo lote e foram retirados aleatoriamente do mesmo, respeitando a NBR 6136/2007 em seu item que trata da amostragem de blocos de concreto quando fornecido ainda está em fase de qualificação perante o comprador. No que diz respeito às dimensões dos blocos utilizados no estudo, os mesmos apresentam as dimensões padronizadas e estabelecidas de acordo com o item da NBR 6136/2007, se enquadrando na designação de M-20, pois apresentam, conforme Figura 1, largura de 190mm, altura, conforme Figura 2, de 190mm e comprimento, de acordo com a Figura 3, de 390mm.

5 5 Figura 2 - Largura do bloco ensaiado Figura 3 - Altura do bloco ensaiado.

6 6 Figura 4 - Comprimento do bloco ensaiado. Foram utilizados 10 blocos de concreto para realização de todos os ensaios. Destes 10 blocos, quatro foram utilizados para confecção de dois prismas e os outros seis restantes foram ensaiados individualmente. 4. Métodos 4.1 Ensaio de resistência a compressão dos blocos As amostras para execução deste ensaio obedeceram aos critérios estabelecidos de acordo com a NBR 6136/2007. Para regularização das faces do corpos de prova, conforme item da NBR 6136/2007, devem ser utilizadas pastas ou argamassas capazes de resistir as tensões do ensaio e, além disso, de comprimir a superfície do corpo de prova obrigando que as faces laterais do mesmo fiquem perpendiculares à sua superfície, apresentando tolerância máxima de ± 5º e espessura média não excedente à 3mm. A área bruta dos CP s deve ser calculada com os valores das dimensões totais de sua seção de trabalho, sem desconto da área dos furos. De acordo com a NBR 12118/2013, durante o ensaio destes corpos de prova, conforme pode ser visto na Figura 4, deve ser programado no dispositivo de comando da prensa um carregamento que provoque um aumento de tensão de forma progressiva e sem choque, em relação à área bruta, a uma razão de 0,05±0,01 MPa/s. Tal taxa é utilizada devido ao fato dos blocos apresentarem resistência característica inferior a 8MPa.

7 7 Figura 5 - Ensaio do bloco estrutural 4.2 Ensaio de resistência a compressão dos prismas Cada corpo de prova é um prisma constituído por dois blocos sobrepostos, íntegros e isento de defeitos conforme a Figura 5. Os prismas, conforme item A.3.2 da NBR /2011 devem ser preparados sobre uma base plana e indeformável devendo apresentar no mínimo as dimensões dos blocos. Com relação ao capeamento, as faces do prisma em contato com as placas da prensa devem ser regularizadas, conforme item A.3.4 da NBR /2011, através de capeamento com pasta de cimento ou argamassa de resistência superior a resistência do bloco, para isso foi utilizada uma argamassa mista com traço de 1:1:6 (cimento, cal e areia). O capeamento deve se apresentar plano e uniforme durante o ensaio. Os prismas devem ser mantidos imóveis por um período de pelo menos sete dias até o dia do ensaio e transportados por meio de chapas de madeira. Após esse preparo os corpos de prova são ensaiados, seguindo o item A.4 da NBR /2011, de modo que a carga seja aplicada na direção do esforço que os blocos deveram suportar quando comporem a alvenaria.

8 8 Figura 6 - Corpo de prova para ensaio de resistência à compressão de prisma. 5. Resultados 5.1 Resistência à Compressão do Bloco A Tabela 1, a seguir, apresenta os resultados dos blocos submetidos ao carregamento de compressão. Tabela 1 - Resistência à compressão dos blocos Bloco Carga de Ruptura (N) Resistência à Compressão (MPa) , , , , , ,91 A Figura 7, mostra graficamente os dados da resistência à compressão dos blocos ensaiados.

9 9 Figura 7 - Resistência à compressão dos blocos 5.2 Resistência à Compressão dos Prismas A Tabela 2, abaixo, mostra os resultados de resistência à compressão dos prismas ensaiados. Tabela 2 - Resistência à compressão dos prismas Prisma Carga de Ruptura (N) Resistência à Compressão (MPa) , ,90 Na Figura 8, são apresentados graficamente os valores da resistência à compressão para os prismas. Figura 8 - Resistência à compressão dos prismas.

10 Valor Estimado da Resistência à Compressão do Lote Ensaiado A resistência característica à compressão do lote ensaiado foi determinada seguindo a Equação (1) abaixo, estabelecida no item da NBR 6138/2007. f bk,est = 2 [ f b(1) + f b(2) + + f b(i 1) ] f i 1 bi (1) Dessa forma, os valores foram dispostos de forma crescente, como no Quadro 2: Quadro 2 - Dados em ordem crescente. f b1 3,74 MPa f b2 f b3 f b4 f b5 f b6 3,95 MPa 4,36 MPa 4,96 MPa 4,91 MPa 5,83 MPa Sendo m = n/2, pelo fato do número de dados da amostra ser par. De posse destes valores, o resultado da resistência à compressão característico do lote foi de 3,33 MPa. 6. Considerações Finais Através dos resultados obtidos pode-se concluir: A resistência à compressão do lote ensaiado foi de 3,33 MPa, estando assim abaixo do valor mínimo de 4,5 MPa estabelecidos no item 5.1 da NBR 6136/2007, desta forma o lote deve ser rejeitado conforme parâmetros estabelecidos do item 7.1 da norma supracitada. A resistência à compressão da alvenaria não foi possível de ser determinada, devido à quantidade de prismas que foram ensaiados (2 prismas), sendo inferior a quantidade mínima estabelecida na norma (6 prismas). Contudo serviu para aquisição de conhecimento por parte dos integrantes do trabalho.

11 11 7. Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12118: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria estrutural Método de ensaio. Rio de Janeiro, NBR : Alvenaria estrutural Blocos de concreto. Parte 1: Projeto. Rio de Janeiro, NBR : Alvenaria estrutural Blocos de concreto. Parte 2: execução e controle de obra. Rio de Janeiro, NBR 12118: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria estrutural Método de ensaio: Análise dimensional e determinação da absorção de água, da resistência à compressão e da retração por secagem. Rio de Janeiro, NBR 6136: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria estrutural Requisitos. Rio de Janeiro, NBR 8949: Paredes de alvenaria estrutural Ensaio à compressão simples. Rio de Janeiro, MOHAMAD, G. Comportamento mecânico na ruptura de prismas blocos de concreto. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Federal de Santa Catarina, Pós- Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, SALGADO, J. Técnicas e práticas construtivas para edificação. 2. Ed. São Paulo: Érica, 2009.