Dimensionamento a Compressão Simples em Alvenaria Estrutural

ALVENARIA ESTRUTURAL DIMENSIONAMENTO A COMPRESSÃO SIMPLES CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DOS ELEMENTOS DE ALVENARIA QUE INFLUENCIAM EM SUA RESISTÊNCIA A NBR 168681 define algumas propriedades geométricas que influenciarão diretamente no cálculo para obtenção da resistência das peças de alvenaria estrutural A seguir são apresentados os principais conceitos ESPESSURA EFETIVA PARA PILARES E PAREDES PORTANTES A espessura efetiva tef é um conceito utilizado em paredes com enrijecedores A espessura da parede utilizada no cálculo é majorada por um coeficiente sigma com o objetivo de simular o ganho de rigidez devido ao uso dos enrijecedores Para uma parede sem enrijecedor a espessura efetiva será igual a sua própria espessura não sendo considerado os revestimentos 942 Espessura efetiva A espessura efetiva te de uma parede sem enrijecedores será a sua espessura t não sendo considerados os revestimentos A espessura efetiva de uma parede com enrijecedores regularmente espaçados deve ser calculada de acordo com a expressão te δ t onde te é a espessura efetiva da parede δ é um coeficiente calculado de acordo com a Tabela 8 e parâmetros dados pela Figura 4 t é a espessura da parede na região entre enrijecedores Exemplo o Espessura da alvenaria t 014 m o eenr 014m tenr 040 m lenr 10 m 𝑙𝑒𝑛𝑟 𝑒𝑒𝑛𝑟 100 014 714 𝑡𝑒𝑛𝑟 𝑡 040 014 286 𝛿 17 𝑡𝑒 𝛿𝑥𝑡 17𝑥014 0196 𝑚 O emprego de enrijecedores nos painéis de alvenaria proporciona maior rigidez aos esforços laterais Eles são muito utilizados como uma medida para redução da esbeltez dos elementos ESPESSURA EFETIVA PARA PILARES E PAREDES PORTANTES ALTURA EFETIVA A NBR 168681 determina para pilares e paredes que a altura efetiva é igual para casos que não haja travamento lateral transversal à parede oÀ altura do elemento se houver travamentos que restrinjam os deslocamentos horizontais ou as rotações das suas extremidades na direção considerada oAo dobro da altura do elemento se uma extremidade for livre e se houver travamento que restrinja o deslocamento horizontal e a rotação na outra extremidade na direção considerada he αv h he 07 αv h αh l αv é o coeficiente de esbeltez vertical 10 se houver travamentos que restrinjam os deslocamentos horizontais das suas duas extremidades superior e inferior 25 se houver travamentos que restrinjam os deslocamentos horizontais em uma das extremidades superior ou inferior αh é o coeficiente de esbeltez horizontal 10 se houver travamentos que restrinjam os deslocamentos horizontais das suas duas extremidades esquerda e direita 25 se houver travamentos que restrinjam os deslocamentos horizontais em uma das extremidades esquerda ou direita h é a altura do painel l é a largura do painel As paredes de travamento devem ter comprimento mínimo calculado descontando a espessura da parede sendo travada igual a 15 da altura da parede sendo travada e no mínimo a mesma espessura desta Além disso as paredes de travamento devem ter travamentos que restrinjam os deslocamentos horizontais das suas extremidades superior e inferior ESBELTEZ O índice de esbeltez é calculado pela razão entre a altura efetiva e a espessura efetiva A NBR 16868 1 apresenta os valores máximos permitidos para a esbeltez EXEMPLO ESBELTEZ Para a parede PX1 o Largura 114 m altura h 280 m Temos o Travamento lateral transversal em um dos lados αh 25 o Travamento superior e inferior αv 10 ℎ𝑒 10𝑥28 𝑚 ℎ𝑒 28 𝑚 ℎ𝑒 07 10𝑥28𝑥25𝑥114 ℎ𝑒 198 𝑚 Adotase he 198 m 𝜆 ℎ𝑒 𝑡𝑒 198 𝑚 014 𝑚 1414 CORTES NA ALVENARIA E JUNTAS 102 Cortes e juntas 1021 Cortes em paredes Qualquer corte em paredes deve ser previsto no projeto estrutural Qualquer trecho cortado deve ser descontado da seção da parede no projeto Cortes verticais de comprimento superior a 60 cm determinam elementos distintos Não são permitidos condutores de fluidos embutidos em paredes estruturais exceto quando a manutenção não exigir corte A menos que explicitamente especificado no projeto a espessura das juntas de assentamento deve ser considerada 10 mm 1022 Juntas de dilatação Recomendase prever juntas de dilatação no máximo a cada 24 m da edificação em planta Esse limite pode ser alterado desde que se faça uma avaliação dos efeitos da variação de temperatura e retração sobre a estrutura incluindo a eventual presença de armaduras adequadamente alojadas em juntas de assentamento horizontais Deve ser analisada a necessidade da colocação de juntas verticais de controle de fissuração em elementos de alvenaria com a finalidade de prevenir o aparecimento de fissuras provocadas por variação de temperatura retração expansão variação brusca de carregamento e variação da altura ou da espessura da parede Para painéis de alvenaria contidos em um único plano e na ausência de uma avaliação precisa das condições específicas do painel recomendase dispor juntas verticais de controle com espaçamento máximo que não ultrapasse os limites da Tabela 10 Tabela 10 Valores máximos de espaçamento entre juntas verticais de controle Material Localização do elemento Alvenaria sem armadura horizontal Alvenaria com taxa de armadura horizontal maior ou igual a 004 da seção transversal altura espessura Espaçamento máximo entre juntas verticais de controle m t 14 cm t 14 cm t 14 cm t 14 cm Externa 10 8 12 9 Interna 12 10 15 12 Externa 7 6 9 8 Interna 12 10 15 12 NOTA 1 Os limites nesta tabela são reduzidos em 15 caso a parede tenha abertura NOTA 2 No caso de paredes executadas com blocos de concreto não curados a vapor os limites são reduzidos em 20 caso a parede não tenha abertura NOTA 3 No caso de paredes executadas com blocos de concreto não curados a vapor os limites são reduzidos em 30 caso a parede tenha abertura 103 Deslocamentoslimite 1031 Elementos de apoio das alvenarias Os elementos estruturais que servem de apoio para a alvenaria lajes vigas etc não podem apresentar deslocamentos finais maiores que L250 e 10 mm para peças em balanço ou L500 e 10 mm nos demais casos considerando ações no estadolimite de serviço com combinação frequente ENSAIOS ENSAIOS A alvenaria estrutural somente deverá ser executada com a garantia de que as condições de qualidade dos componentes sejam atendidas Para isso é preciso fazer a caracterização prévia dos materiais utilizados em obra Ensaios para a determinação da resistência à compressão de paredes Ensaios para a determinação da resistência à compressão de pequenas paredes Ensaios para a determinação da resistência à compressão de prismas Ensaios para a determinação da resistência ao cisalhamento de paredes Ensaios para a determinação da resistência à flexão simples e à flexocompressão de paredes Ensaios para a determinação da resistência à tração na flexão de prismas ENSAIOS Para as edificações em alvenaria estrutural em que o esforço de compressão é o principal fator determinante do comportamento da estrutura é fundamental para a avaliação da resistência à compressão realizada por meio do ensaio padrão de prisma ENSAIO DE PRISMA Um conceito muito importante pode ser aplicado aos resultados obtidos por este ensaio a eficiência que representa a relação entre a resistência do prisma fp e do bloco que o compõe fb A resistência característica à compressão simples da alvenaria fk deve ser determinada com base no ensaio de paredes ABNT NBR 8949 ou ser estimada como 70 da resistência característica de compressão simples de prisma fpk ou 85 da de pequena parede fpk As resistências características de paredes ou prismas devem ser determinadas de acordo com as especificações da ABNT fk 07 fpk 𝑓𝑘 070𝑓𝑝𝑘 𝑜𝑢 𝑓𝑘 085𝑓𝑝𝑝𝑘 Isto ocorre por causa da interação entre a argamassa e os blocos Comprovase experimentalmente que a resistência da parede diminui com o aumento da espessura da junta horizontal de argamassa Por isso as normas limitam a espessura das juntas em 10 mm com tolerância de 3 mm Não adianta aumentar muito a resistência da argamassa Ao contrário argamassas exageradamente resistentes podem reduzir a resistência final da parede Eficiência da parede Relação entre a resistência à compressão do prisma da alvenaria e a resistência à compressão do bloco Sugestão da norma Os ensaios de caracterização antes da execução tem a função de validar o projeto Todos os ensaios referentes a alvenaria e seus componentes devem ser realizados antes do início da obra Esta caracterização prévia tem como objetivo evitar que os primeiros pavimentos que estão submetidos a maiores tensões possuam maior incerteza quanto às propriedades dos materiais evitando situações em que a resistência de cálculo não é atingida exigindo a utilização de reforços DIMENSIONAMENTO DE ALVENARIA NÃO ARMADA COMPRESSÃO SIMPLES ALVENARIA NÃO ARMADA A principal ideia do sistema de alvenaria é que as paredes possuam função estrutural em que as forças solicitantes são transmitidas ao apoio principalmente por meio do esforço de compressão O conceito estrutural deste sistema tradicionalmente não empregava armaduras sendo a estrutura dimensionada de modo a limitar os esforços de tração O esforço de compressão pode ser considerado o mais importante nas estruturas de alvenaria e deve ser determinado da forma mais precisa possível MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO A NBR 168682020 adota o método dos ESTADOS LIMITES O método dos estados limites proporciona um dimensionamento mais detalhado e claro da estrutura além de propiciar o lançamento de uma estrutura mais econômica que o método das tensões admissíveis Tratase de um método fundamentado em análise estatística com coeficientes de ponderação aplicados tanto as ações quanto às resistências dos materiais Sd Rd MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO Considera segura a estrutura que não atinge nenhum estado limite durante sua vida útil Leva em conta a capacidade da estrutura de suportar as cargas durante sua vida útil sem atingir nenhum dos estadoslimite último ELU ou de serviço ELS ELU está relacionado ao esgotamento da capacidade da estrutura que pode levar a ruína ou inutilização da mesma e devem ter pequena probabilidade de ocorrência ELS Está relacionado ao comportamento da estrutura em condições normais de uso durabilidade da estrutura e conforto do usuário sendo permitida uma maior probabilidade de ocorrência já que não representa situações de risco de morte A segurança é introduzida através da verificação dos estados limites de serviço e através da utilização dos coeficientes de segurança externos relativos ao estados limite últimos 6222 Coeficientes de ponderação das resistências 883 Valores de cálculo γ f Os valores de cálculo F d são obtidos por meio dos valores representativos apresentados em 881 multiplicados por coeficientes de ponderação que constam na ABNT NBR 86812003 Versão corrigida2004 Tabelas 1 a 5 ou no resumo apresentado na Tabela 7 desta Parte da ABNT NBR 16868 para alguns casos mais comuns Tabela 7 Coeficientes de ponderação para combinações normais de ações Categoria da ação Tipo de estrutura Desfavorável Favorável Permanentes Edificações Tipo 1 a e pontes em geral 135 09 Edificações Tipo 2 b 140 09 Variáveis Edificações Tipo 1 a e pontes em geral 150 Edificações Tipo 2 b 140 09 Edificações Tipo 1 são aquelas em que as cargas acidentais superam 5 kNm² b Edificações Tipo 2 são aquelas em que as cargas acidentais não superam 5 kNm² DIMENSIONAMENTO A COMPRESSÃO SIMPLES 111 Disposições gerais Para um elemento de alvenaria em estadolimite último o esforço solicitante de cálculo S d deve ser menor ou no máximo igual ao esforço resistente de cálculo R d O dimensionamento deve ser realizado considerandose a seção homogênea e com sua área bruta exceto quando especificamente indicado No projeto de elementos de alvenaria não armada submetidos a tensões normais admitemse as seguintes hipóteses as máximas tensões de tração devem ser menores ou iguais à resistência à tração da alvenaria conforme 6255 as máximas tensões de compressão devem ser menores ou iguais à resistência à compressão da alvenaria indicada em 6256 para a compressão simples e a esse valor multiplicado por 15 Quando a geometria do bloco não permitir alinhamento vertical entre os septos transversais dos blocos na elevação da parede o cálculo deve ser feito considerando argamassa parcial Pontos eventuais de desalinhamento podem ser desconsiderados DIMENSIONAMENTO A COMPRESSÃO SIMPLES 112 Dimensionamento da alvenaria à compressão simples 1121 Resistência de cálculo em paredes Em paredes de alvenaria estrutural o esforço resistente de cálculo é obtido através da seguinte equação N rd f d A R onde N rd é a força normal resistente de cálculo f d é a resistência à compressão de cálculo da alvenaria A é a área da seção resistente R 1 λ 40 3 é o coeficiente redutor devido à esbeltez da parede A contribuição de eventuais armaduras existentes é sempre desconsiderada Nrd 09 fd A R Nrd γf NK 10 paredes 09 pilares fK γm R A a resistência característica à compressão simples da alvenaria deve ser corrigida pelo fator 080 Grauteamento EXEMPLO 1 Uma parede simples com 240cm de comprimento e 280cm de altura está submetida a uma carga distribuída de cálculo de 126kNm ao longo de todo o seu comprimento Considerando a utilização de blocos de concreto fpk fbk 080 e 14cm de espessura e que a parede está apoiada no topo e na base com hef 280cm determine a resistência mínima necessária do bloco considerando o espalhamento da argamassa em toda a face superior dos blocos σS σR EXEMPLO 2 Com os dados do exercício anterior calcule a resistência dos blocos para o espalhamento de argamassa em dois cordões laterais apenas EXEMPLO 3 Com os dados do exercício anterior e considerando a utilização de blocos cerâmicos fpk fbk 050 de 14 cm de espessura recalcule a resistência dos blocos para o espalhamento de argamassa total e em dois cordões laterais apenas EXEMPLO 4 Com os dados do exemplo 3 e considerando aumento de 30 na eficiência para grauteamento a cada 2 furos e sabendo que a carga já inclui o peso próprio do graute calcule o fbk do bloco cerâmico para o espalhamento de argamassa total