TEMA 2 – Reabilitação e reforços de estruturas
COMPORTAMENTO COMPRESSIVO DE REFORÇO PARA
PAREDES DE EDIFÍCIOS CONSTRUÍDOS EM ALVENARIA
RESISTENTE EMPREGANDO CANTONEIRAS DE AÇO
Carlos Welligton de A. Pires Sobrinho1,a, Romilde Almeida de Oliveira2,b
,Fernando Artur Nogueira Silva2,c e Caetano de Queiroz Monteiro3,d
1a
2b
Av Prof. Luiz Freire, 700, Cidade Universitária, Recife, Pernambuco, Brasil
Rua Caio Pereira, 226, Rosarinho, CEP: 52041-010, Recife, Pernambuco, Brasil
3c
Rua do Principe, 526, Boa Vista, Recife, Pernambuco, Brasil
4d
a
b
Rua Benfica 526, Recife, Pernambuco, Brasil
c
d
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Palavras-chave: Alvenaria resistente, reforço de alvenaria, prédio tipo caixão,
recuperação estrutural.
Resumo.
A alvenaria resistente é uma técnica construtiva que se caracteriza pela
utilização de unidades cerâmicas ou de concreto destinadas a vedação, com
finalidade estrutural. A busca pela minimização dos custos, a deficiência do
controle de qualidade dos componentes e dos procedimentos construtivos
aliada à inexistência de norma técnica específica, conduziu a uma série de
patologias e acidentes. A freqüência destes sinistros e a natureza brusca da
ruptura, com colapso progressivo, têm gerado inquietação à comunidade
técnica local e, principalmente, aos moradores destas edificações, que hoje
vivem em sobressalto pela incerteza das condições de segurança de suas
residências. Para o reforço destas edificações, um princípio que norteia o
projeto é de fornecer ductilidade ao sistema, além de eliminar o colapso
progressivo. Este artigo analisa a influência da inserção de cantoneiras de aço
no comportamento de pilaretes em forma de cruz construídos em alvenaria de
blocos cerâmicos de vedação quando submetidas a ensaios de compressão.
Esses pilaretes são elementos que simulam o comportamento do encontro de
paredes de edificações reais construídas em alvenaria resistente na região
metropolitana do Recife. As cantoneiras utilizadas têm seção transversal em
forma L com abas de 2” e espessuras de 3/16“ e são contraventadas através
de parafusos espaçados a cada 80 cm. Os corpos-de-prova foram inicialmente
carregados até o valor da carga correspondente às condições de utilização da
edificação; as cantoneiras são instaladas e, daí por diante, o ensaio prossegue
até a ruptura. Foram utilizadas prensas com controle de deslocamento, o que
permitiu acompanhar o comportamento dos pilaretes reforçados em todas as
etapas de carregamento, inclusive na fase pós-ruptura.
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Introdução
Existem várias alternativas para reforço de paredes não armadas
destinadas a evitar o colapsos de edificações construídas em alvenaria
estrutural. A experiência existente é fundamentalmente ligada a efeitos
sísmicos (ELGAWADY ET AL, 2004). Para o caso de paredes de alvenaria
resistente, isto é, construída com blocos de vedação assumindo função
estrutural, o conhecimento anterior é praticamente inexistente. (CAMPOS,
2006).
Uma das propostas para reforçar as edificações em alvenaria resistente
consiste em incorporar cantoneiras de aço intertravadas com parafusos nos
cantos e encontros de paredes. Este tipo de reforço, na hipótese de colapso de
uma parede, permite a transferência das cargas para a estrutura metálica
definida pelas cantoneiras. A estrutura resultante é dúctil e não permite o
colapso progressivo (OLIVEIRA, 2010).
A metodologia para o desenvolvimento dos estudos foi realizada nas
seguintes etapas:
O modelo experimental foi desenvolvido em pilaretes de alvenaria, por se
constituir em um elemento que apresenta comportamento mais aproximado do
encontro de paredes e os reforços constituídos por cantoneiras em forma de “L”
com abas de 2” e espessura de 3/16” e contraventada através de parafusos de
5/16” espaçadas de 70 cm.
Foram confeccionadas e ensaiadas 24 pilaretes em alvenaria na forma de
“T” com abas quadradas de 13 cm de aresta e núcleo nas mesmas dimensões,
a altura dos pilaretes apresentava dimensão de 1,45 m.
A Figura 01 apresenta em forma de croqui, os modelos dos pilaretes e os
detalhes dos reforços analisados.
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Figura 01- Modelo de pilaretes e detalhes de reforço
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Procedimentos construtivos dos modelos analisados
No sentido de facilitar o transporte e a realização dos ensaios de
compressão, os pilaretes foram construídos dois a dois, separados entre si de
0,80m, sobre laje de concreto nas dimensões 0,30 m x 0,10 m x 1,45 m.
Na construção das alvenarias foram utilizados blocos cerâmicos de oito
furos (9x19x19)cm assentados a galga com argamassa mista de cimento, cal e
areia, na dosagem volumétrica 1:1:6.
Após a construção das alvenarias na forma de pilaretes, estes foram
chapiscados e após 3 dias de construídos foram revestidos com argamassa
mista de cimento, cal e areia, na dosagem volumétrica de 1:1:6, na espessura
de1,5 cm, totalizando 13 cm entre faces externas de revestimento.
Após o revestimento o topo dos pilaretes foram aplanados e nivelados com
uma camada de argamassa de cimento e areia no traço 1:3 com espessura
mínima, no máximo chegando à 10 mm.
Para os pilaretes reforçados foram realizados furos com broca de vídea de
10 mm de diâmetro nas laterais das abas a cerca de 3 cm da aresta de
encontro, espaçado de 70 cm, com o primeiro furo a cerca de 5 cm da base.
Estes furos, em número de 3 para cada aba, permitiu transpassar os parafusos
de 5/16” entre lados opostos de uma mesma aba formando um travamento
plano interconectando todas as 4 cantoneiras fixadas nos cantos das abas.
As principais etapas do processo de fixação das cantoneiras como reforço
estão mostradas na Figura 02.
Figura 02 - Procedimentos de fixação dos reforços com cantoneiras de aço.
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Realização dos ensaios de resistência à compressão
Os ensaios de resistência à compressão foram realizados em um pórtico
de reação com controle de carga e deslocamento através de mecanismo servomotor. Estruturado na forma de quadro auto-reativo, possui três macacos
hidráulicos de 500 kN de carga e curso de 200 mm.
Para realização dos ensaios de compressão dos pilaretes foi utilizado
apenas 1 macaco hidráulico de 500 KN. Embora o mecanismo servo-motor
possua 2 LVDTs que registra e controla a aplicação de deslocamentos
crescentes e controlados, foram utilizados mais 4 deflectômetros analógicos
fixados em abas opostas, dois a dois.
A Figura 03 mostra os detalhes dos ensaios realizados nos pilaretes sem
reforço.
Figura 03- Comportamento compressivo de pilaretes sem reforço nos ensaios
de resistência à compressão
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Em cada aba, um dos deflectômetros fora fixado na argamassa através de
dispositivos que envolvia apenas o blocos, e no outro os dispositivos envolviam
a camada e argamassa de assentamento.
Com esta disposição foi possível registrar as deformações diferenciadas
em cada trecho e em cada aba, além das informações registradas na média
das medidas dos LVDT´s.
A Figura 04 mostra detalhes dos ensaios realizados nos pilaretes com
reforço em cantoneiras de aço.
Figura 04- Comportamento compressivo de pilaretes sem reforço nos
ensaios de resistência à compressão
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Resultados e análises
Os gráficos seguintes mostram o comportamento compressivo dos
pilaretes quando submetidos a acréscimo de deslocamentos impostos a taxa
de 0,5 mm/min.
O gráfico 01 apresenta as curvas carga x deformação dos pilaretes sem
reforço; observa-se que os valores das cargas máximas, que provocaram a
ruptura, variaram entre 210 kN e 240 kN, apresentando ruptura brusca. Em
muitos as cargas que provocam as primeiras fissuras nos blocos, produzem
perturbação na curva.
PILARETES SEM REFORÇO
30000
25000
PILAR 01
PILAR 02
PILAR 03
PILAR 04
PILAR 05
PILAR 06
PILAR 07
PILAR 08
PILAR 09
PILAR 10
PILAR 11
PILAR 12
CARGA (kgf)
20000
15000
10000
5000
0
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
-5000
DEFORMAÇÕES (mm)
Gráfico 01 - Comportamento compressivo dos pilaretes sem reforço
Como mostrado na seqüência de fotos da Figura 03, característica dos
ensaios de pilaretes sem reforço, é possível observar que as primeiras fissuras
ocorrem nos septos superiores do primeiro bloco (superior), propagam-se para
os demais septos e para a camada de revestimento, até atingir a primeira junta
de argamassa de assentamento.
Neste momento é possível perceber fissuras no revestimento, que se
propagam de cima para baixo. Em alguns pilaretes o bloco da base também
apresenta fissuras nos septos, com menor intensidade que os superiores.
Uma das razões que pode explicar este fenômeno pode ser a melhor
ligação entre o primeiro bloco, assentado com argamassa à base metálica, e o
confinamento que esta ligação produz no bloco. No bloco superior a carga é
aplicada por um dispositivo de transferência sobre uma superfície aplanada e
nivelada e entre estas se coloca uma chapa de madeira compensada de 4 mm,
possibilitando uma certa liberdade de deformação
O Gráfico 02 apresenta as curvas carga x deslocamento dos pilaretes
reforçados com cantoneiras de aço 2”x2”x3/16” conectadas por parafusos
5/16”, espaçamento de 80cm. Observa-se que os valores das cargas máximas,
que provocaram a ruptura, variaram entre 180 kN e 250 kN, apresentando uma
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ruptura inicial que produz uma queda da capacidade resistente, mas que
estaciona em um certo nível de carga, variando entre 100 kN e 180 kN,
mantendo-se assim por um longo período de deformação até que o dispositivo
de aplicação de carga entra em contato com as cantoneiras e estas começam
a receber parte da carga, elevando os níveis de resistência do conjunto.
PILARETES EM CRUZ COM REFORÇO
45000
40000
35000
30000
PILAR 01
PILAR 1A
PILAR 02
PILAR 03
PILAR 04
PILAR 05
PILAR 06
CARGA (kgf)
25000
20000
15000
10000
5000
0
-5
0
5
10
15
20
25
30
-5000
DEFORMAÇÃO (mm)
Gráfico 02 - Comportamento compressivo dos pilaretes reforçados com
cantoneiras de aço 2”x2”x3/16” conectadas por parafusos 5/16”
Como mostrado na seqüência de fotos da Figura 04, característica dos
ensaios de pilaretes com reforço, é possível observar que igualmente aos
pilaretes sem reforço as primeiras fissuras ocorrem nos septos superiores do
primeiro bloco (superior) e se propaga para os demais septos. Pode se
propagar para a camada de revestimento, muitas vezes percebida na curva
carga x deformação, até atingir a primeira junta de argamassa de
assentamento.
Neste momento é possível perceber fissuras no revestimento, que se
propaga de cima para baixo. Em alguns pilaretes o bloco da base também
apresenta fissuras nos septos, com menor intensidade que os superiores.
Só a partir do contato entre o dispositivo aplicador de carga com as
cantoneiras de reforço é possível perceber acréscimo de carga crescente no
comportamento compressivo do conjunto.
Conclusões
Para a super-estrutura foram estudadas duas formas de reforço:
a) utilizando capas de argamassa armada intertravadas, com o uso de
conectores de aço sobre o revestimento existente e
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b) com uso de cantoneiras intertravadas com conectores de aço no
encontro entre paredes e nas ligações das paredes com as lajes.
As cantoneiras utilizadas nos encontros de paredes não se mostraram
eficientes no incremento da capacidade de carga destes encontros.
O reforço constituídos por cantoneiras de aço em forma de “L” com abas
de 2”, espessura de 3/16” e contraventada através de parafusos de 5/16”
espaçadas de 70cm, não promoveu aumento da capacidade de carga dos
pilaretes. O que se observou foi que, após o colapso de cada pilarete, o trecho
central de alvenaria fragmentado, permaneceu retido entre as cantoneiras.
Possivelmente este fato justifique a forma do trecho do diagrama situado após
a carga de ruptura.
Agradecimentos
Os autores agradecem à FINEP – Financiadora de Estudos e Projetos pelo
apoio financeiro concedido através do Edital MCT/FINEP/FVA-HABITARE 02/2004, Convênio nº. 01.04.1050.00, que tornou possível a pesquisa da qual
este trabalho faz parte.
Referências
CAMPOS, M. D. Considerações sobre soluções para recuperação de prédios
construídos
com
alvenaria
resistente.
Dissertação
(Mestrado
em
Engenharia Civil) - Universidade Federal de Pernambuco, Orientador:
Romilde Almeida de Oliveira, 2006.
ELGAWADY, M.; LESTUZZI, P.; BADOUX, P. M. A review of conventional
seismic retrofitting techniques for URM. 13th International Brick and
Block
Masonry
Conference.
Amsterdam,
July
4-7,
2004,
p.1-10.
OLIVEIRA, R. A. Desenvolvimento de modelos para recuperação de edificações
em alvenaria resistente - Relatório Projeto FINEP Nº 01.04.1050.05, 2010, 227p.
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