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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS CURSO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA JANDSON HENRIQUE TAVARES ALVENARIA ESTRUTURAL: ESTUDO BIBLIOGRÁFICO E DEFINIÇÕES MOSSORÓ-RN 2011 JANDSON HENRIQUE TAVARES ALVENARIA ESTRUTURAL: ESTUDO BIBLIOGRÁFICO E DEFINIÇÕES Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semi-Árido – UFERSA, Departamento de Ciências Ambientais e Tecnológicas para a obtenção do título de Bacharel em Ciência e Tecnologia. Orientador: Prof. M. Sc. Raimundo Gomes de Amorim Neto – UFERSA. MOSSORÓ-RN 2011 Ficha catalográfica preparada pelo setor de classificação e catalogação da Biblioteca “Orlando Teixeira” da UFERSA T231a Tavares, Jandson Henrique. Alvenaria estrutural: estudo bibliográfico e definições. / Jandson Henrique Tavares. -- Mossoró, 2011. 58f. il. Monografia (Graduação em Bacharelado em Ciência e Tecnologia) – Universidade Federal Rural do Semi-Árido. Orientador: Profº.M.Sc. Raimundo Gomes de Amorim Neto. 1.Alvenaria estrutural. 2.Blocos cerâmicos. 3.Blocos de concreto. 4.Modulação I.Título. CDD: 637.1 Bibliotecária: Marilene S. de Araujo CRB/5 1013 JANDSON HENRIQUE TAVARES ALVENARIA ESTRUTURAL: ESTUDO BIBLIOGRÁFICO E DEFINIÇÕES Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semi-Árido – UFERSA, Departamento de Ciências Ambientais e Tecnológicas para a obtenção do título de Bacharel em Ciência e Tecnologia. APROVADA EM: 06 / 07 / 2011 BANCA EXAMINADORA ________________________ Prof. M. Sc. Raimundo Gomes de Amorim Neto – UFERSA Presidente __________________________ Prof. D. Sc. Halane Maria Braga Fernandes Brito – UFERSA Primeiro Membro _________________________ Prof. D. Sc. Walter Martins Rodrigues – UFERSA Segundo Membro Dedico este trabalho ao meu avô Joaquim Tavares de Oliveira que esperava que esse dia chegasse. Infelizmente não mais se encontra entre nós, mas sei que ele está feliz onde quer que esteja, pois estou conseguindo o que ele sempre desejava. O sucesso de qualquer propósito não está na sua estrutura, mas no esforço de cada um que dela participa ativamente. (Valdeci Alves Nogueira) AGRADECIMENTOS Primeiramente a Deus, pois nunca me abandonou, sempre que passei por momentos difíceis, ele lá estava me esperando para me socorrer. Aos meus pais, Jailton Tavares de Oliveira e Maria Helena da Silva, pois sempre estiveram presentes na minha vida, nos melhores e nos piores momentos me apoiando e fazendo todos os esforços possíveis para me manter estudando. À minha noiva, Emilayne, uma pessoa bastante especial que repentinamente entrou na minha vida, me dando forças e apoio diariamente para continuar nessa longa e árdua caminhada. Ao meu irmão Jennef Carlos Tavares, por me ajudar nas horas necessárias. À minha família, sempre presente. Ao meu orientador Raimundo Gomes de Amorim Neto pela pessoa humilde que é, além do apoio dado no meu processo de aprendizado e paciência nesse tempo de elaboração do presente trabalho. Aos professores Walter Martins Rodrigues e Halane Maria Braga Fernandes Brito por participarem da banca examinadora e contribuírem para uma melhor elaboração do presente trabalho. RESUMO Como um método construtivo clássico, a alvenaria estrutural refere-se ao tipo de construção cuja resistência depende unicamente das unidades de alvenaria (blocos de concreto, blocos cerâmicos, tijolos cerâmicos maciços, etc.) unidas por uma junta de argamassa, formando um conjunto rígido e coeso, com grande capacidade de resistir à compressão e esforço cortante. Este método necessita desde a sua fase de projeto um estudo bastante criterioso, devendo haver um detalhamento da disposição dos blocos na primeira e segunda fiada, orientando a amarração dos blocos, como também na paginação de paredes (elevação vertical) onde há um maior número de detalhes a se executar, como portas, janelas e caixas de instalações elétricas. Nas cavidades dos blocos de amarração e canaleta podem apresentar armaduras verticais que servem como guia e armaduras horizontais, onde ambas são preenchidas com o graute para a solidarização da armadura a estes elementos, aumentando assim sua capacidade portante, apresentando características análogas às colunas e vigas utilizadas no concreto armado. Contudo, esse método construtivo gera uma considerável racionalização nos materiais utilizados e redução no tempo de execução, consequentemente uma redução nos custos totais, alcançando hoje um grande destaque no cenário da construção civil. Palavras-chave: Alvenaria estrutural. Blocos cerâmicos. Blocos de concreto. Modulação. ABSTRACT As a classic construction method, the structural masonry refers to the type of construction whose resistance depends solely on the masonry units (concrete blocks, ceramic blocks, bricks, ceramic mass, etc..) Joined by a mortar joint, forming a rigid set and cohesive, with great ability to resist compression and shear. This method requires from its very design a very careful study, and there should be a detailed layout of the blocks in the first and second row, guiding the mooring blocks, as well as in paging walls (vertical lift) where there is a greater number of details to perform, such as doors, windows and electrical boxes. In the cavities of the channel and mooring blocks may have armor that guide vertical and horizontal reinforcement, where both are filled with grout to the sense of solidarity of the armor of these elements, thereby increasing its load bearing capacity, with characteristics similar to the columns and beams used in reinforced concrete. However, this construction method generates a considerable rationalization and reduction in materials used in runtime, therefore a reduction in total costs, reaching today a major role in the scenario construction. Keywords: Masonry structural. Ceramic blocks. Concrete blocks. Modulation. LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Pathernon, Grécia. ................................................................................................... 17 Figura 2 – Igreja de Notre Dame em Paris ............................................................................... 18 Figura 3 – Edifício Monadnock. ............................................................................................... 19Figura 4 – Edifício construído em Zurich, Suíça...................................................................... 20 Figura 5 – Casa de taipa. .......................................................................................................... 21 Figura 6 – Conjunto Habitacional “Central Parque da Lapa”. ................................................. 21 Figura 7 – Edifício Jardim Prudência. ...................................................................................... 22 Figura 8 – Edifício no bairro do Brás, em São Paulo, com 19 pavimentos. ............................. 23 Figura 9 – Bloco cerâmico industrial de paredes vazadas. ....................................................... 27 Figura 10 – Bloco cerâmico 45º. .............................................................................................. 29 Figura 11 – Bloco elétrico. ....................................................................................................... 29 Figura 12 – Bloco hidráulico. ................................................................................................... 29 Figura 13 – Bloco de concreto industrial de paredes vazadas. ................................................. 32 Figura 14 – Blocos de concreto especiais. ................................................................................ 33 Figura 15 – Classificação da consistência das argamassas....................................................... 40 Figura 16 – Ensaio de aderência unidade/argamassa. .............................................................. 41 Figura 17 – Resumo e sequência das atividades de um projeto. .............................................. 46 Figura 18 – Planta baixa da modulação de uma pequena residência........................................ 47 Figura 19 – Amarração de canto ou em “L”. ............................................................................ 48 Figura 20 – Amarração de borda ou em “T”. ........................................................................... 49 Figura 21 – Paginação de uma parede construída em alvenaria estrutural. .............................. 50 Figura 22 – Detalhes das juntas aparentes. ............................................................................... 51 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Dimensões de fabricação de blocos cerâmicos estruturais ..................................... 28 Tabela 2 – Tolerâncias dimensionais individuais relacionadas à dimensão efetiva. ................ 30 Tabela 3 – Tolerâncias dimensionais relacionadas à média das dimensões efetivas. .............. 30 Tabela 4 – Resistência à compressão ....................................................................................... 31 Tabela 5 – Dimensões padronizadas ........................................................................................ 32 Tabela 6 – Requisitos para fbk - Valores mínimos. ................................................................... 34 Tabela 7 – Principais pré-moldados utilizados em alvenaria estrutural. .................................. 35 Tabela 8 – Faixas granulométricas das areias para argamassas empregadas em alvenaria estrutural. .................................................................................................................................. 38 Tabela 9 – Limites de qualidade para água a ser utilizada em argamassa e graute. ................. 38 Tabela 10 – Faixas granulométricas de areias recomendadas para graute. .............................. 45 Tabela 11 – Faixa granulométrica recomendada para pedrisco utilizado no graute. ............... 45 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 14 2 OBJETIVOS ........................................................................................................................ 15 2.1 GERAL ............................................................................................................................... 15 2.2 ESPECÍFICOS ................................................................................................................... 15 3 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................................ 16 4 REVISÃO DE LITERATURA ........................................................................................... 17 4.1 ALVENARIA ESTRUTURAL NO MUNDO ................................................................... 17 4.2 ALVENARIA ESTRUTURAL NO BRASIL .................................................................... 20 4.3 VANTAGENS E DESVANTAGENS ............................................................................... 24 4.3.1 Principais vantagens ...................................................................................................... 24 4.3.2 Principais desvantagens ................................................................................................ 24 4.4 A NBR 8798/85: DEFINIÇÕES DE ALVENARIA ESTRUTURAL ............................... 25 4.4.1 Estruturas de alvenaria não armada de blocos vazados de concreto ....................... 25 4.4.2 Estruturas de alvenaria parcialmente armada de blocos vazados de concreto ....... 25 4.4.3 Estruturas de alvenaria armada de blocos vazados de concreto............................... 25 4.5 CLASSIFICAÇÕES DOS BLOCOS E SUA TIPOLOGIA .............................................. 26 4.5.1 Blocos Cerâmicos ........................................................................................................... 26 4.5.1.1 Blocos cerâmicos especiais .......................................................................................... 28 4.5.1.2 Tolerância e espessura dos blocos ................................................................................ 30 4.5.1.3 Propriedades mecânicas ................................................................................................ 30 4.5.2 Blocos de Concreto ........................................................................................................ 31 4.5.2.1 Propriedades mecânicas ................................................................................................ 33 4.5.2.2 Elementos pré-moldados .............................................................................................. 34 4.6 ARGAMASSAS ................................................................................................................. 36 4.6.1 Materiais constituintes da argamassa .......................................................................... 36 4.6.1.1 Cimento ........................................................................................................................ 36 4.6.1.2 Cal ................................................................................................................................. 37 4.6.1.3 Areia ............................................................................................................................. 37 4.6.1.4 Água ............................................................................................................................. 38 4.6.2 Propriedades desejáveis das argamassas ..................................................................... 39 4.6.2.1 Trabalhabilidade ........................................................................................................... 39 4.6.2.2 Consistência .................................................................................................................. 39 4.6.2.3 Retenção de água .......................................................................................................... 40 4.6.2.4 Tempo de endurecimento............................................................................................. 40 4.6.2.5 Aderência ...................................................................................................................... 41 4.6.2.6 Resistência à compressão ............................................................................................. 41 4.6.3 Tipos de argamassa ....................................................................................................... 42 4.7 GRAUTES .......................................................................................................................... 42 4.8 ASPECTOS RELATIVOS A PROJETOS DE ESTRUTURAS EM ALVENARIA ESTRUTURAL ........................................................................................................................ 45 4.8.1 Modulação e Paginação ................................................................................................. 46 4.8.2 Simetria .......................................................................................................................... 51 4.8.3 Projeto de instalações hidráulicas ................................................................................ 51 4.8.4 Projeto de instalações elétricas ..................................................................................... 52 4.8.5 Projeto legal.................................................................................................................... 52 4.8.6 Análise de custos ............................................................................................................ 53 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................................. 54 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 55 ANEXO .................................................................................................................................... 58 14 1 INTRODUÇÃO A alvenaria estrutural é considerada uma técnica construtiva bastante tradicional, utilizada pelo homem desde a antiguidade onde o principal elemento de alvenaria era a rocha, porém a partir de 4.000 a.C. a argila fora introduzida tornando possível a produção de tijolos, sendo que hoje é possível encontrar uma grande variabilidade de tijolos que apresentam melhor resistência a determinadas situações de aplicação. O termo alvenaria estrutural refere-se ao tipo de construção cuja resistência depende unicamente das unidades de alvenaria argamassadas (blocos de concreto, blocos cerâmicos, tijolos cerâmicos maciços, etc.) com grande capacidade resistente à compressão. Essas unidades devem agir como uma combinação íntegra para resistir aos esforços de compressão, bem como aos esforços cortantes, segundo Nascimento Neto (1999). No Brasil há uma crescente demanda por projetos de edifícios em alvenaria estrutural, pelo fato de gerar uma gama de vantagens, entre elas: redução de fôrmas, do consumo de aço e revestimentos; possibilidade de pré-fabricação de componentes estruturais, que é o caso dos pré-moldados; limpeza do canteiro de obras; redução dos desperdícios e diminuição dos procedimentos em obra, principalmente com o emprego da alvenaria não armada, dando lugar à questão ambiental com o surgimento dos tijolos ecológicos, que utilizam na sua composição grande porcentagem de resíduos gerados nas construções, podendo levar a uma economia na obra de até 30%. Resumidamente, são edificações de paredes estruturais, capazes de resistir a grandes cargas verticais e, desde que não surjam tensões de tração ou se surgirem, que sejam determinados os reforços com barras de aço, também são capazes de apresentar considerável resistência às ações horizontais. Essas importantes considerações indicam o uso da alvenaria não armada preponderantemente nas regiões geográficas mais estáveis, onde não haja a possibilidade de ocorrência de abalos sísmicos, como é o caso do Brasil (NASCIMENTO NETO, 1999). Este trabalho foi realizado com o intuito de obter um maior conhecimento sobre a alvenaria estrutural, tipo de construção que está retomando seu espaço no setor da construção civil. Também para que este desperte o interesse dos alunos sobre esse tema e que venha a servir como base para estudos futuros dentro da universidade, pois a mesma não apresenta material próprio sobre a alvenaria estrutural. 15 2 OBJETIVOS 2.1 GERAL O objetivo do presente trabalho consiste em se fazer uma análise sobre alvenaria estrutural como um todo, de modo a obter informações detalhadas desde a fase de projeto; produção dos materiais necessários (pré-moldados e composição da argamassa); suas funções características, exaltando vantagens e desvantagens; coordenação modular, que mostra claramente o assentamento dos blocos; execução; custos totais, tendo como base as normas técnicas brasileiras existentes para este método construtivo. 2.2 ESPECÍFICOS Caracterizar e definir alvenaria estrutural como um método construtivo racionalizado, de acordo com as normas técnicas brasileiras vigentes para este. Mostrar os processos de produção, suas tipologias e particularidades dos blocos utilizados em alvenaria estrutural, bem como se dá sua utilização nas mais variadas funções os quais são exigidos. Esclarecer o que deve ser utilizado em estruturas desse tipo, mostrando os materiais utilizados, partindo da faixa granulométrica dos agregados utilizados, até a parte de execução da construção, mostrando sua modulação e paginação. Suas aplicações, que apresentam soluções práticas para a construção civil, como também a redução dos custos e do tempo, exaltando seus benefícios como um todo. 16 3 MATERIAL E MÉTODOS Este trabalho se trata de uma pesquisa bibliográfica, que tem por finalidade mostrar o estado de arte da alvenaria estrutural hoje no Brasil, tendo por objetivo conhecer as diferentes contribuições científicas e práticas disponíveis sobre o tema abordado a partir da utilização de softwares desenvolvidos por empresas deste setor, da leitura de artigos, periódicos, dissertações e teses dos mais conceituados professores e pesquisadores, que estudam este tipo de estrutura. 17 4 REVISÃO DE LITERATURA 4.1 ALVENARIA ESTRUTURAL NO MUNDO Este tradicional sistema construtivo vem sendo utilizado a milhares de anos. Inicialmente utilizou-se blocos de rocha como o principal elemento de alvenaria, encontrados em abundância na natureza para extração, por meio de técnicas bastante rudimentares. A partir de 4000 a.C. notou-se que a argila era um material que se úmido apresenta características plásticas, logo, deformáveis e fácil de se amolgar, podendo moldar objetos que apresentem uma melhor forma geométrica para a fixação. Assim obteve-se o tijolo de argila. Ao longo dos séculos obras importantes foram executadas em alvenaria estrutural, entre elas, o Parthenon na Grécia mostrado na figura 1, construído entre 480 a.C. e 323 a.C. e a Muralha da China, construída no período de 1368 a 1644. Figura 1 – Pathernon, Grécia. Fonte: ARQUITETANDO Teoria (2011). Ao passar do tempo, foi descoberta uma alternativa para a execução dos vãos: os arcos. Alguns sábios criaram teorias que explicavam corretamente aspectos isolados da capacidade de resistência da alvenaria. Podemos destacar Aristóteles e da Vinci (teoria do arco) e Leonard Euler (flambagem em pilares de alvenaria) (SILVA, 2004). 18 Estes arcos seriam obtidos através do arranjo entre asunidades. Assim foram executadas pontes e outras obras de grande beleza, obtendo maior qualidade à alvenaria estrutural. Um exemplo disso é a parte superior da igreja de Notre Dame em Paris, mostrado na figura 2 (KALIL, 2007). Figura 2 – Igreja de Notre Dame em Paris Fonte: ENCYDIA (2011). A Revolução Industrial e o desenvolvimento de máquinas cada dia mais aperfeiçoadas para a produção em série possibilitaram a geração de blocos de concreto no peso e na medida da capacidade do homem de assentá-los em grande quantidade ao longo de um dia de trabalho. A partir da metade deste século, um grande número de paredes construídas com blocos vazados de concreto, armadas e não armadas, foi submetido a ensaios de laboratório, em vários pontos dos USA. Isso propiciou o desenvolvimento de parâmetros, que permitiu a formulação de equações, onde esforços solicitados e resistentes se relacionassem através de coeficientes de segurança para o cálculo das paredes. Era a fuga do pragmatismo do passado, onde predominavam as regras do empirismo, passadas de geração a geração (SILVA, 2004). Conforme Kalil (2007) até o final do século XIX a alvenaria predominou como material estrutural, porém devido à falta de estudos e de pesquisas na área, não se tinha conhecimento de técnicas de racionalização. As teorias de cálculos eram feitos de forma 19 empírica, com isso não se tinha plena garantia da segurança da estrutura, forçando um superdimensionamento das mesmas. Em 1950 surgiram códigos de obras e normas com procedimentos de cálculo na Europa e América do Norte, acarretando em um crescimento marcante da alvenaria estrutural em todo mundo. Um marco importante na história da alvenaria estrutural foi o Edifício “Monadnock” (figura 3), construído em Chicago entre 1889 e 1891. Apresentando 16 andares e 65 metros de altura, sua estrutura em alvenaria armada era constituída por paredes de 1,80 m de espessura na base, que diminuiam 10 cm a cada andar sucessivamente, até chegar ao 16º com paredes de 30 cm de espessura, pois esta era a dimensão considerada mínima para que uma edificação de pé-direito até 3 metros fosse considerada segura (SILVA, 2004). Figura 3 – Edifício Monadnock. Fonte: AISA, Javier (2011). Sua construção foi considerada na época como o limite dimensional máximo para estruturas de alvenaria calculadas pelos métodos empíricos até então empregados. Se este edifício fosse calculado hoje, empregando os mesmos materiais, as paredes resistentes do térreo teriam 30 cm de espessura (SILVA, 2004). 20 Segundo Silva (2004), até o ano de 1957, a alvenaria estrutural tinha em Zurich, Suíça seu maior edifício construído (figura 4). Este apresentava 18 pavimentos, com as espessuras das paredes internas de 25 cm e nas externas, 38,5 na base do edifício. Figura 4 – Edifício construído em Zurich, Suíça Fonte: SILVA, (2004). De acordo com Silva (2004), no ano de 1967 na cidade de Austin, no Texas houve um acontecimento importante para a alvenaria estrutural. Aconteceu o primeiro congresso internacional sobre o tema, sendo que após este evento, cujos anais publicados por Johnson, tornaram-se uma literatura clássica, gerando um reconhecimento de que se tratava de uma estrutura racional e simples. 4.2 ALVENARIA ESTRUTURAL NO BRASIL A história brasileira registra que a técnica da utilização da taipa, aqui chegada aos primórdios da colonização, difundiu-se largamente representando elemento preponderante na construção de prédios em que a durabilidade era a preocupação maior. A taipa (figura 5) é uma terra simplesmente apiloada, socada. Para adquirir a rigidez imprescindível a uma estrutura, ela requer espessura tremendamente exagerada, o que sacrifica os espaços da 21 edificação. O desenvolvimento impunha a modernização das paredes a fim de se obter maiores espaços úteis (SILVA, 2004). Figura 5 – Casa de taipa. Fonte: TREKLENS (2011). Segundo Silva (2004), as cidades se ampliavam, requerendo melhorias nas edificações urbanas e exigindo um sentido estético mais compatível com as mudanças econômicas, culturais e políticas da sociedade. Mas São Paulo em particular, se modernizava rapidamente. Surgem os edifícios em concreto armado e as construções em aço. Mas os primeiros edifícios em alvenaria estrutural armada foram construídos em São Paulo em 1966, no Conjunto Habitacional “Central Parque da Lapa” (figura 6). Com quatro pavimentos, apresentavam blocos de concreto com 19 cm de espessura. Figura 6 – Conjunto Habitacional “Central Parque da Lapa”. Fonte: SILVA, (2004). 22 Com o objetivo de diminuir cada vez mais a espessura das paredes, projetistas e construtores desenvolveram técnicas de análise que se aproximam mais do comportamento real da estrutura, permitindo assim, uma utilização mais racional do material, bem como o desenvolvimento de projetos mais econômicos, fundamentados em teorias mais bem elaboradas. O acúmulo de pesquisas e experiência prática ao longo dos últimos vinte anos tem levado à melhoria e refinamento das várias normas de cálculo, de modo que o projeto de edifícios em alvenaria estrutural pode ser desenvolvido em nível semelhante aos projetos em estruturas de aço e concreto (NASCIMENTO NETO, 1999). De acordo com Kalil (2007), estima-se que foram construídos no Brasil entre 1964 e 1966, mais de dois milhões de unidades habitacionais em alvenaria estrutural. Segundo a Associação Brasileira de Corretores de Imóveis (ABCI, 1990), até 1972 os projetistas brasileiros não ousavam elaborar projetos de edifícios com mais de quatro pavimentos para serem construídos com blocos de concreto. Essa ousadia só foi estimulada após a passagem do projetista norte-americano Green Ferver pelo Brasil, que foi contratado como consultor pela empresa Regional, responsável pela construção do Central Parque Lapa. Em alvenaria estrutural não armada, o pioneiro foi o Edifício Jardim Prudência (figura 7), erguido em São Paulo em 1977. Ele possui 9 pavimentos com paredes resistentes de alvenaria de blocos sílico-calcários de 24 cm (SILVA, 2004). Figura 7 – Edifício Jardim Prudência. Fonte: SILVA, (2004). 23 De acordo com Silva (2004), com o aprimoramento das técnicas com a utilização dos blocos estruturais, o mercado começa a dar espaço para novas edificações. Em 1988, são construídos 12 edifícios no bairro do Brás, em São Paulo, com 19 pavimentos (figura 8). Até então eram os edifícios mais altos já construídos no Brasil, em alvenaria estrutural armada. Figura 8 – Edifício no bairro do Brás, em São Paulo, com 19 pavimentos. Fonte: SILVA, (2004). No Brasil, a grande busca por conhecimento e informaçãoes da alvenaria estrutural se deu na década de 80, sendo difundida com a construção dos conjuntos habitacionais, ficando associado como um sistema construtivo de baixa renda. Devido ao seu grande potencial de redução de custos, diversas construtoras e produtoras de blocos investiram nessa tecnologia para torná-la mais vantajosa. A inexperiência por parte dos profissionais dificultou sua aplicação com vantagens e causou várias patologias nesse tipo de edificação, fazendo com que o processo da alvenaria estrutural desacelerasse novamente. Apesar disso, as vantagens econômicas proporcionadas pela alvenaria estrutural em relação ao sistema construtivo convencional incentivaram algumas construtoras a continuarem no sistema e buscarem soluções para os problemas patológicos observados. Atualmente, no Brasil, com a abertura de novas fábricas de materiais assim como o desenvolvimento de pesquisascom a parceria de empresas do ramo (cerâmicas, concreteiras, etc.) fazem com que a cada dia mais, construtores utilizem e se interessem pelo sistema (KALIL, 2007). 24 4.3 VANTAGENS E DESVANTAGENS 4.3.1 Principais vantagens Técnicas de execução simplificadas proporcionam maior rapidez à construção por se tratar de uma construção racionalizada, menor diversidade de materiais empregados, pois excluem-se as fôrmas para vigas e pilares e no caso de blocos aparentes dispensam o revestimento externo. Também apresenta redução no número de especializações da mão de obra ocupada como por exemplo, o marceneiro e o armador. Há uma eliminação de interferências no cronograma executivo entre os subsistemas, havendo a existência de apenas um elemento para assumir as múltiplas funções de ambos, sendo bastante vantajoso não só pela facilidade construtiva que proporciona, mas também por eliminar problemas que surgem nas interfaces entre estes subsistemas, ótima resistência ao fogo, ótimas características de isolamento termo acústico, maior flexibilidade arquitetônica pelas pequenas dimensões do bloco. 4.3.2 Principais desvantagens O desempenho da alvenaria é altamente influenciado por fatores inerentes à maneira como ela é executada, por isso exige controle de qualidade eficiente tanto dos materiais empregados como do componente alvenaria. Mão de obra qualificada e bem treinada e uma constante fiscalização são imprescindíveis. A concepção estrutural inibe a destinação do edifício e condiciona o projeto arquitetônico à necessidade de paredes internas enrijecedoras, subdividindo o espaço em cômodos de dimensões relativamente pequenas. Porém o usuário não tem a mesma flexibilidade para remover paredes a fim de se aumentar um determinado ambiente, como no caso de uma estrutura reticulada, pois as paredes têm a função de manter estável a estrutura. Seus vãos livres são limitados e deve apresentar junta de controle e dilatação a cada 15m. 25 4.4 A NBR 8798/85: DEFINIÇÕES DE ALVENARIA ESTRUTURAL Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), esta Norma fixa as condições exigíveis que devem ser obedecidas na execução e no controle de obras em alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto, não armada, parcialmente armada e armada. 4.4.1 Estruturas de alvenaria não armada de blocos vazados de concreto Estruturas de alvenaria nas quais as armaduras têm finalidade construtiva e de amarração, não sendo estas consideradas na absorção dos esforços calculados. 4.4.2 Estruturas de alvenaria parcialmente armada de blocos vazados de concreto Estruturas de alvenaria nas quais são dispostas armaduras localizadas em certas regiões para resistir aos esforços calculados segundo esta norma. 4.4.3 Estruturas de alvenaria armada de blocos vazados de concreto Estruturas de alvenaria nas quais são dispostas armaduras ao longo do componente estrutural, constituindo um todo solidário com os elementos da alvenaria, para resistir aos esforços calculados segundo esta norma. 26 4.5 CLASSIFICAÇÕES DOS BLOCOS E SUA TIPOLOGIA Os blocos estruturais utilizados na alvenaria estrutural apresentam valores de resistência à compressão e peso muito diferentes, podendo assim haver a alteração de todo o cálculo estrutural do projeto. Os blocos cerâmicos estruturais apresentam um desempenho superior em conforto térmico e acústico e não possuem problemas de retração na secagem. Porém, os blocos de concreto estrutural conseguem chegar a altas resistências, que podem variar entre 12 e 20 Mpa. Os blocos cerâmicos estruturais chegam a pesar cerca de 40% menos que os de concreto, o que pode representar alívio de carga na fundação e maior produtividade na mão-de-obra, deixando a construção ainda mais barata. Os blocos cerâmicos ainda possuem um acabamento superficial homogêneo e oferecem maior opção de modulação, enquanto os de concreto, por serem mais resistentes, permitem construções em alvenaria estrutural com um número maior de pavimentos. Os blocos cerâmicos possuem parâmetros diferentes como o peso e a uniformidade dimensional, que podem influenciar nas cargas do projeto. Em média, uma parede com blocos cerâmicos estruturais, com largura de 14 cm e sem revestimento, pesa 120 kg/m², enquanto uma com blocos de concreto estrutural com as mesmas características pesa em torno de 175 kg/m². 4.5.1 Blocos Cerâmicos Os blocos cerâmicos têm como principal matéria prima a argila, predominando as ilitas e as montmorilonitas. Em uma mesma jazida encontram-se variações de tipos e cores das argilas, necessitando assim de uma mistura, a fim de se obter uma mistura adequada. Após a fase de mistura, a argila é levada por esteiras transportadoras até o desintegrador, que tritura os torrões de argila. Do desintegrador, a argila vai para o misturador onde recebe uma adição de água de modo que a mistura obtenha uma umidade de aproximadamente 25%, estando pronta para o processamento. A matéria prima segue até o laminador, sempre através de transporte mecanizado, local onde é comprimida e separa em pequenas porções de argila, chegando até a maromba, local este onde ocorre a última mistura da argila, sendo empurrada até a boquilha, recebendo a forma geométrica desejada. Após este processo, o material 27 moldado passa por um cortador automático que faz o corte das peças com o auxílio de arames e cabos de aço. Os tijolos são condicionados automaticamente e manualmente, passando assim para o processo de secagem em temperaturas não muito altas por aproximadamente 24 horas, a fim de diminuir sua umidade e consequentemente um aumento na sua resistência. Decorrido todo esse processo, os blocos são levados ao forno para sua queima, atingindo temperaturas em torno dos 900º C. Seu resfriamento é um processo lento, para evitar as trincas provenientes de choques térmicos. Contudo, o bloco cerâmico estrutural deve ser fabricado por conformação plástica a partir da argila, contendo ou não aditivos, e queimado em elevadas temperaturas. De acordo com a NBR 15270-2 descrita nos subitens abaixo, o bloco cerâmico estrutural deve trazer, obrigatoriamente, gravada em uma das suas faces externas, a identificação do fabricante e do bloco, em baixo relevo ou reentrância, com caracteres de no mínimo 5 mm de altura, sem que prejudique o seu uso. Nessa inscrição deve constar no mínimo o seguinte: Identificação da empresa; Dimensões de fabricação em centímetros, na sequência largura (L), altura (H) e comprimento (C), na forma (L x H x C), podendo ser suprimida a inscrição da unidade de medida em centímetros; As letras EST (indicativo da sua condição estrutural) e indicação de rastreabilidade. O bloco cerâmico estrutural não deve apresentar defeitos sistemáticos, tais como quebras, superfícies irregulares ou deformações que impeçam seu emprego na função especificada. As características visuais do bloco cerâmico estrutural face-a-vista devem atender aos critérios de avaliação da aparência, especificados em comum acordo entre fabricante e fornecedor, quando do contrato de fornecimento. O bloco cerâmico estrutural deve possuir a forma de um prisma reto, sendo sua geometria indicada esquematicamente na figura 9. Figura 9 – Bloco cerâmico industrial de paredes vazadas. Fonte: Autoria própria. 28 As dimensões de fabricação do bloco cerâmico estrutural e suas características são indicadas na tabela 1, de acordo com sua família. Tabela1 – Dimensões de fabricação de blocos cerâmicos estruturais Dimensões L x H x C Dimensões de fabricação (cm) Módulo Dimensional M = 10 cm Largura (L) Altura (H) Comprimento (C) Bloco principal 1 /2 Bloco Amarração (L) Amarração (T) (5/4)M x(5/4)M x(5/2)M 11,5 11,5 24 11,5 - 36,5 (5/4)M x (2)M x (5/2)M 19 24 11,5 - 36,5 (5/4)M x (2)M x (3)M 29 14 26,5 41,4 (5/4)M x (2)M x (4)M 39 19 31,5 51,5 (3/2)M x (2)M x (3)M 14 19 29 14 - 44 (3/2)M x (2)M x (4)M 39 19 34 54 (2)M x (2)M x (3)M 19 19 29 14 34 49 (2)M x (2)M x (4)M 39 19 - 59 Bloco L – bloco para amarração em paredes em L; Bloco T – bloco para amarração em paredes em T; Fonte: ABNT NBR 15270 – 2, (2005). 4.5.1.1 Blocos cerâmicos especiais Os blocos cerâmicos especiais, são blocos não definidos por normas, são convenções formuladas por empresas que o produzem, de maneira a facilitar a execução da obra, evitando o corte e a quebra de blocos, de maneira bastante prática. O bloco cerâmico de 45º mostrado na figura 10, é utilizado na amarração dos cantos de paredes, de maneira que a parede não apresente apenas um vértice no seu canto, apresenta dois, dando uma melhor estética ao ambiente em questão, tornando possível uma amarração 29 diferente do tradicional, que utilizava vértices simples de 90º, o trivial, feito a partir de blocos convencionais. Figura 10 – Bloco cerâmico 45º. Fonte: FKCOMERCIO (2011). O bloco elétrico ilustrado na figura 11 apresenta uma grande praticidade, pois permite a passagem do conduite até a caixa, onde são instaladas as tomadas, de maneira que não se faz necessário o corte de um bloco convencional. Figura 11 – Bloco elétrico. Fonte: FKCOMERCIO (2011). O bloco hidráulico se trata da grande maioria dos blocos em geral, pois permite a passagem de tubulações dentro dos seus furos conforme a figura 12. Figura 12 – Bloco hidráulico. Fonte: FKCOMERCIO (2011). 30 4.5.1.2 Tolerância e espessura dos blocos Ainda de acordo com a NBR 15270-2 (2005), as tolerâncias dimensionais relacionadas à média e às medições individuais, estão indicadas respectivamente nas tabelas 2 e 3. Tabela 2 – Tolerâncias dimensionais individuais relacionadas à dimensão efetiva. Grandezas controladas Tolerância (mm) Largura (L) Altura (H) ±5 Comprimento (C) Fonte: ABNT NBR 15270-2 (2005). Tabela 3 – Tolerâncias dimensionais relacionadas à média das dimensões efetivas. Grandezas controladas Tolerância (mm) Largura (L) Altura (H) ±3 Comprimento (C) Fonte: ABNT NBR 15270-2 (2005). 4.5.1.3 Propriedades mecânicas O ensaio de resistência à compressão destes blocos deve seguir método prescrito e especificado na NBR 6461 (1983) “Bloco Cerâmico para Alvenaria – Verificação da Resistência à Compressão”. A resistência à compressão mínima dos blocos na área bruta deve atender aos valores indicados na tabela a seguir, conforme sua classificação de acordo com a ABNT NBR 7184 (1992). 31 Tabela 4 – Resistência à compressão Tipo Resistência à compressão na área bruta* (Mpa) De vedação A 1,5 B 2,4 Portante C 4,0 D 7,0 F 10,0 Fonte: ABNT NBR 7184, (1992). * Área bruta representa a área de qualquer uma das faces. 4.5.2 Blocos de Concreto Blocos de concreto são materiais básicos de construção. Recentemente, o bloco de concreto de cor cinza recebeu inovação e apresentam novas variedades de tamanhos, formas, cores e texturas. Dessa forma, proporcionam construções belíssimas e ótimas aplicações funcionais como para vedação, estrutural, térmica e acústica, o que garante popularidade entre os construtores, engenheiros e principalmente arquitetos devido à flexibilidade de criação para atender projetos de residências, hospitais, escolas, edifícios comerciais e residenciais de médio e alto padrão (FKCOMERCIO, 2011). Muitas construtoras hoje estão fazendo investimentos iniciais na aquisição máquinas que produzam este bloco dentro da obra, utilizando a matéria-prima do local e materiais mais viáveis, erradicando o gasto com o transporte e consequentemente reduzindo os custos. As dimensões reais dos blocos modulares e submodulares, especificadas nas NBR 5712 e NBR 12118, devem corresponder às dimensões padronizadas constantes na tabela 5, apresentado um formato de prisma com dois orifícios conforme a figura 13, variando a área do orifício de acordo com suas dimensões nominais na sequência largura (L), altura (H) e comprimento (C), na forma (L x H x C), conforme ilustrado na figura abaixo, podendo ser suprimida a inscrição da unidade de medida em centímetros, permitindo-se tolerâncias de ± 2 mm para a largura e ± 3 mm para a altura e comprimento. 32 Figura 13 – Bloco de concreto industrial de paredes vazadas. Fonte: Autoria própria. Conforme a NBR 6136 (1994), os blocos vazados de concreto devem atender às dimensões padronizadas na tabela 5. Tabela 5 – Dimensões padronizadas Dimensões nominais (cm) Designação Dimensões padronizadas (mm) Largura Altura Comprimento 20 x 20 x 40 M-20 190 190 390 20 x 20 x 20 190 190 190 15 x 20 x 40 M-15 140 190 390 15 x 20 x 20 140 190 190 Fonte: ABNT NBR 6136 (1994). Também se encontram hoje no mercado blocos de concreto especiais, que apresentam as mesmas funções dos blocos cerâmicos especiais citados acima, eles apresentam um valor mais elevado em relação ao tradicional, pois podem até variar sua cor conforme o desejo do cliente. Conforme a figura 14, eles apresentam formatos diferentes dos blocos convencionais, justamente para se adequarem a cada função que a esteses são destinadas, como a instalação de caixas elétricas, a passagem de tubulação hidráulica entre outras. 33 Figura 14 – Blocos de concreto especiais. Fonte: FKCOMERCIO (2011). 4.5.2.1 Propriedades mecânicas A determinação das propriedades mecânicas de um bloco de concreto segue prescrições da NBR 7184 (1992) “Blocos vazados de concreto simples para alvenaria – Determinação da resistência à compressão”. Os blocos de concreto são classificados pela NBR 6136 (1994) “Blocos Vazados de Concreto Simples para Alvenaria Estrutural” em classe A e B. Os blocos vazados de concreto, confeccionados de acordo com esta norma, devem atender conforme a tabela 6 a sua resistência à compressão característica (fbk) e quanto ao seu uso, às seguintes classes: a) Classe AE - para uso geral, como em paredes externas acima ou abaixo do nível do solo, que podem estar expostas à umidade ou intempéries, e que não recebem revestimento de argamassa de cimento; b) Classe BE - limitada ao uso acima do nível do solo, em paredes externas com revestimento de argamassa de cimento, para proteção contra intempéries e em paredes não expostas às intempéries. As maiores empresas fabricam blocos que apresentam uma média de resistência à compressão de 12 a 15 MPa podendo atingir até 20 MPa. 34 Tabela 6 – Requisitos para fbk - Valores mínimos. Valores mínimos de fbk (MPa) Classe de resistência Classe AE Classe BE 4,5 _ (A) 4,5 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9 9 9 10 10 10 11 11 11 12 12 12 13 13 13 14 14 14 15 15 15 16 16 16 (A) Classe de resistência não permitida para blocos classe AE. Fonte: ABNT NBR 6136 (1994). 4.5.2.2 Elementos pré-moldadosNotadamente na alvenaria estrutural, os pré-moldados desempenham papel fundamental associando-se às particularidades deste processo, com relação à rapidez de execução, ao rígido controle de qualidade, à coordenação modular e à diminuição das improvisações e dos desperdícios. Eles são inseridos no processo construtivo sem que haja mudanças bruscas da base produtiva do setor. Os elementos pré-moldados leves usualmente utilizados no qual merecem ser descritos. Os elementos pré-moldados selecionados foram: os blocos de concreto (apenas em seus aspectos dimensionais), as escadas, as vergas, os contramarcos e as peças de ajuste dimensional. Os pré-moldados e sua utilização vantajosa estão indicados na tabela 7 (MAMEDE e CORRÊA, 2006). 35 Tabela 7 – Principais pré-moldados utilizados em alvenaria estrutural. Pré-moldado Vantagem na aplicação Ilustração Escadas Minimizam os transtornos de execução de escadas no local, com vantagens quanto ao manuseio, compatibilidade com a capacidade do ser humano, rapidez e simplificação de execução. As paredes estruturais suportam o peso das escadas pré- moldadas. Verga Além da função estrutural, também promovem o ajuste dimensional altimétrico das aberturas de portas. Permitem o assentamento ininterrupto dos blocos. Contra-marcos Regulam o vão das aberturas, são assentados durante a elevação da alvenaria representando terminalidade do serviço e melhoram o desempenho de estanqueidade das esquadrias. Peças de ajuste dimensional Promovem a coordenação modular entre os componentes com dimensões incompatíveis, sem necessitar de enchimentos e conseqüentes perdas de materiais, racionalizando o processo. Fonte: MAMEDE e CORRÊA, (2006). 36 4.6 ARGAMASSAS Segundo Kalil (2007), a argamassa de assentamento é o elemento de ligação entre as unidades de alvenaria, normalmente constituída de cimento, areia e cal. Cabe salientar que não é correto utilizar os procedimentos de produção de concreto para produzir argamassas de boa qualidade, pois no concreto o objetivo final é obter maior resistência à compressão, enquanto na argamassa os objetivos são os seguintes: Solidarizar as unidades transferindo as tensões de maneira uniforme entre as unidades; Distribuir uniformemente as cargas atuantes na parede; Absorver pequenas deformações que a alvenaria está sujeita; Compensar as irregularidades dimensionais das unidades de alvenaria; Selar as juntas contra a entrada de água e vento nas edificações. 4.6.1 Materiais constituintes da argamassa Nas argamassas em geral, suas características são provenientes dos materiais que a constituem, sendo de suma importância que se tenha em mente em que cada um destes irão influenciar na argamassa após seu preparo, como as reações que ocorrerão entre os aglomerantes e aglomerados, tempo de pega, resistência, entre outras. 4.6.1.1 Cimento São utilizados Cimentos Portland Comum (CP-I), Composto (CP-II) e Alta Resistência Inicial (CPV-ARI). Podem ser utilizados ainda outros tipos de cimento, como o Cimento Portland Pozolânico (CP-IV) e Alto-Forno (CP-III). Tem a função de propiciar resistência às argamassas, aumentar a aderência, colaborar em sua trabalhabilidade e retenção 37 de água. Quando utilizado cimento em excesso, se aumenta muito a contração da argamassa, prejudicando a durabilidade da aderência, devido ao fato de quanto maior a quantidade de cimento maior o calor de hidratação na argamassa. Esse excesso de calor de hidratação causa a retração da argamassa, ocasionando em trincas e fissuras. Os cimentos com maior superfície específica tornam as argamassas mais trabalháveis e com maior retenção de água. As argamassas produzidas com os cimentos CP-III e CP-IV tem a tendência de ser tecnicamente melhores do que as argamassas executadas com os outros tipos de cimento, devido ao seu endurecimento mais lento, propiciando argamassas com maior capacidade de absorver pequenas deformações (KALIL, 2007). 4.6.1.2 Cal Nas argamassas de assentamento é utilizada a cal hidratada com uma porcentagem de componentes ativos, Óxido de Cálcio (CaO) e Óxido de Magnésio (MgO), superior a 88%. Estudos realizados pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo e pela Associação Brasileira de Cimento Portland concluíram que a cal hidratada comercializada no Brasil não possui em muitos casos boa qualidade e não atendem ao especificado na norma brasileira. A adição de cal à argamassa confere a ela plasticidade, retenção de água, coesão e extensão da aderência. 4.6.1.3 Areia A areia permite aumentar o rendimento (ou reduzir o custo da argamassa) e diminuir os efeitos prejudiciais do excesso de cimento, atuando como agregado inerte na mistura. As areias grossas aumentam a resistência à compressão da argamassa, enquanto as areias finas reduzem a resistência, porém aumentam a aderência, sendo, portanto preferíveis em alvenaria estrutural, com isso as normas brasileiras recomendam as granulometrias das areias destinadas a argamassas de assentamento conforme a tabela 8. 38 Tabela 8 – Faixas granulométricas das areias para argamassas empregadas em alvenaria estrutural. Peneira – Abertura Nominal (mm) Porcentagem (em massa) retida nas peneiras Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Muito fina Fina Média Grossa 9,5 0 0 0 0 6,3 0 – 3 0 – 7 0 – 7 0 – 7 4,8 0 – 5* 0 – 10 0 – 11 0 – 12 2,4 0 – 5* 0 – 15* 0 – 25* 5* – 40 1,2 0 – 10* 0 – 25* 10* – 45* 30* – 70 0,6 0 – 20 21 – 40 41 – 65 66 – 85 0,3 50 – 85* 60* – 85* 70* – 92 80* – 95 0,15 85* – 100 90** – 100 90** – 100 90** – 100 Fonte: ABNT NBR 7211, (1983). * Tolerância de até 5%; ** Para agregado miúdo resultante de britagem este limite poderá ser de 80. 4.6.1.4 Água A água deve ser potável, para que não existam impurezas, tais como elevado teor de sais, álcalis e ácidos, devendo estar dentro do limite de qualidade indicado na tabela 9, para que não reajam na argamassa, como por exemplo, a reação álcali-agregado, reação entre a sílica ativa do agregado e os álcalis do cimento Portland. A água é o elemento que permite o endurecimento da argamassa pela hidratação do cimento. É responsável por uma qualidade fundamental no estado fresco da argamassa, a trabalhabilidade. Tabela 9 – Limites de qualidade para água a ser utilizada em argamassa e graute. Ph Entre 5,8 e 8,0 Matéria orgânica 3 mg/l Resíduos sólidos 500 mg/l Sulfatos – expressos em íons SO4 - 300 mg/l Cloretos – expressos em íons CT 500 mg/l Açúcar 5 mg/l Fonte: ABNT NBR 8798, (1985). 39 4.6.2 Propriedades desejáveis das argamassas Para que se escolha qual argamassa é apropriada para determinada aplicação, deve-se estabelecer algumas propriedades desejáveis, dentre elas podemos citar sua trabalhabilidade, aderência, consistência, retenção de água, tempo de endurecimento e retenção de água. 4.6.2.1 Trabalhabilidade A trabalhabilidade é originada na combinação de vários fatores, sendo os principais a coesão, a consistência, a quantidade de água utilizada, o tipo e o teor de aglomerante empregado, a granulometria e a forma dos grãos do agregado. Não existe um método direto para medir a trabalhabilidade da argamassa. Na prática é determinada pelo assentador da alvenaria. É definida em critérios subjetivos, tais como: facilidade de manuseioe de espalhamento sobre a superfície das unidades, adesão, manutenção da consistência durante o assentamento de algumas unidades consecutivamente (tempo em aberto), facilidade para se alcançar a espessura de junta desejada e manutenção da espessura da junta após o assentamento das camadas subsequentes (KALIL, 2007). 4.6.2.2 Consistência Quanto à consistência, conforme a ilustração da figura 15, podem ser classificadas em: Secas: quando contêm pouca água; Plásticas: quando o fator água/aglomerante é o suficiente para se conseguir trabalhabilidade com colher de pedreiro; Fluidas: quando contêm excesso de água. 40 Figura 15 – Classificação da consistência das argamassas. Fonte: Autoria própria. 4.6.2.3 Retenção de água É a capacidade da argamassa de reter água contra a sucção exercida pelas unidades de alvenaria. Se a água contida na argamassa de assentamento percolar muito rapidamente para a unidade, não haverá água suficiente para a completa hidratação do cimento, resultando em uma fraca ligação entre a unidade de alvenaria e a argamassa. 4.6.2.4 Tempo de endurecimento O endurecimento da argamassa se dá pela reação química existente entre o cimento e a água. Se o endurecimento for muito rápido, causará problemas no assentamento das unidades e no acabamento das juntas. Se for muito lento, causará atraso na construção, devido à espera que se faz necessária. O tempo de endurecimento é função da temperatura. Temperaturas muito altas tendem a acelerar o endurecimento, já temperaturas muito baixas retardam o endurecimento. 41 4.6.2.5 Aderência Conforme Kalil (2007), aderência é a capacidade que a interface bloco-argamassa possui de absorver tensões tangenciais (cisalhamento) e normais (tração) a ela, sem causar rompimento. É a propriedade mais importante da argamassa endurecida. Ainda não existem ensaios adequados para medir a aderência, porém é executada uma série de métodos, todos consistem em separar duas ou mais unidades unidas por argamassa. Um dos métodos é apresentado na figura 16 onde mede-se a força para separar as unidades e divide-se pela área de contato argamassa/unidade. Dessa forma será obtida a tensão, que será a medida da aderência. Figura 16 – Ensaio de aderência unidade/argamassa. Fonte: PRUDÊNCIO, et al, (2002). 4.6.2.6 Resistência à compressão A resistência à compressão é função do tipo e da quantidade de cimento usado na mistura da argamassa (relação água/cimento). A argamassa deve ser resistente o suficiente para suportar os esforços a que a parede está sujeita. A resistência à compressão é obtida seguindo-se as prescrições da NBR 13279, pelo ensaio de corpos-de-prova prismáticos submetidos primeiramente a ensaio de tração por flexão e após as duas partes restantes são submetidas a ensaio de compressão. Porém o valor obtido no ensaio não representa 42 diretamente a resistência da argamassa, pois os corpos-de-prova não reproduzem o estado real das tensões a que o material está sujeito quando compondo uma junta de alvenaria. Um aumento na resistência à compressão da argamassa não implica em um aumento da resistência da parede. Para cada resistência de bloco, existe uma resistência ótima de argamassa. 4.6.3 Tipos de argamassa O tipo de argamassa a ser usado depende da função que a parede vai exercer, do tipo de bloco utilizado e das condições de exposição a qual a parede estará sujeita. Na seleção do tipo de argamassa a ser utilizado devemos efetuar um balanço entre o que se deseja dessa alvenaria e as propriedades dos vários tipos de misturas. Deve ser considerado que não existe um único tipo de argamassa que seja o melhor para todos os tipos de aplicações. Nos anexos, está presente uma tabela que faz a síntese do que devemos ter em mente ao se escolher a argamassa, de maneira bastante didática e contendo as informações quanto ao traço, o consumo dos materiais, o consumo de água, a resistência mecânica aos 28 dias e o peso específico de 1m³ de argamassa em função do emprego recomendado. 4.7 GRAUTES A ABNT NBR 8798 (1985), define graute, como o elemento para preenchimento dos vazios dos blocos e canaletas de concreto para solidarização da armadura a estes elementos e aumento de capacidade portante, composto de cimento, agregado miúdo, agregado graúdo, água e cal ou outra adição destinada a conferir trabalhabilidade e retenção de água de hidratação à mistura. Na literatura técnica em inglês utiliza-se o termo grout para definir uma argamassa ou um micro concreto fluido, utilizado para o preenchimento de um vazio. No Brasil, os engenheiros e o mercado da construção reconhecem diferenças muito claras entre qualquer argamassa ou micro concreto fluido e um graute. 43 Para que uma argamassa ou concreto seja considerado um graute é necessário que apresente consistência fluida, dispensando o adensamento, de maneira que atinja altas resistências iniciais e finais, apresentando expansão controlada. Com o advento dos grautes industrializados, ocorrido a partir dos anos 80, cabe ao construtor apenas observar as recomendações do fabricante a fim de obter o desempenho desejado. Como já vem pré-misturado, pode ser mais prático comprar o industrializado do que calcular o traço. Além disso, a homogeneidade e o controle de qualidade praticados pelos melhores fornecedores aumentem a segurança da aplicação, essencial em recuperação estrutural, principalmente. 4.7.1 Vantagens De forma resumida, podem ser enumeradas algumas vantagens de um graute, em relação a um concreto comum modificado com aditivo superplastificante (concreto fluido): maior facilidade para preencher vazios e cavidades com elevada concentração de armaduras, sem deixar vazios ou bolsões de ar; menores prazos de execução; maior proteção contra a corrosão, devido à baixa permeabilidade, destacando-se que, em geral, nas seções de reparo ou reforço estrutural são utilizados cobrimentos menores. 4.7.2 Propriedades particulares Segundo Bauer (2004), a diferenciação dos grautes de mercado em relação às propriedades pode se dar a partir da modificação dos seguintes aspectos: Redução ou aumento do tempo de início de pega; Evolução da resistência em função do tempo; Ultra-incrementos de fluidez; Proteção contra corrosão das armaduras; Aplicações especiais, como grauteamento submerso; Otimização da resistência à tração e à deformabilidade. 44 4.7.3 Aplicações Os grautes são materiais destinados ao preenchimento de vazios confinados ou semiconfinados em locais de difícil acesso, seja por se tratarem de cavidades muito estreitas ou locais com elevada densidade de obstáculos tais como armaduras, tubulações, entre outros. A fluidez do graute permite que haja um preenchimento total da seção, sem a necessidade de adensamento. A alta resistência inicial permite a rápida liberação das fôrmas e da estrutura grauteada, possibilitando maior agilidade no processo de fixação de equipamentos, e rápida colocação da estrutura reparada ou reforçada em carga. A elevada resistência final e a apresentação de módulo de deformação compatível com o do concreto garantem o bom desempenho frente a esforços elevados, mesmo para reforço de concretos de alta resistência. A expansão controlada ou, conforme o produto, a simples compensação da retração, garante a estabilidade volumétrica e impede a existência de vazios, propiciando perfeita aderência e compacidade.4.7.4 Materiais Constituintes Os materiais constituintes do graute são o cimento, areia, pedrisco e água. Segundo alguns autores, não se deve utilizar cimentos modificados por pozolanas, pois são muito retentivos, ocasionando em uma maior relação água/cimento, com isso reduzindo a resistência. A cal hidratada não é um componente essencial, mas pode ser útil para aumentar a coesão da mistura quando se empregam areias muito grossas (módulo de finura superior a 3). Aditivos plastificantes podem ser utilizados na mistura com a mesma função da cal (KALIL, 2006). Os traços recomendados para o graute seriam 1:2:1 ou 1:3:2 (cimento, areia e brita 0). 45 As tabelas 10 e 11 apresentam faixas granulométricas de areias e pedriscos respectivamente, recomendadas para graute. Tabela 10 – Faixas granulométricas de areias recomendadas para graute. Glanulometria – Porcentagem retida acumulada nas peneiras Abertura da peneira (mm) Tipo 1 Tipo 2 9,5 0 0 4,8 0 – 5 0 2,4 0 – 20 0 – 5 1,2 15 – 50 0 – 30 0,6 40 – 75 25 – 60 0,3 70 – 90 65 – 90 0,15 90 – 98 85 – 98 0,075 95 – 100 95 – 100 Fonte: PRUDÊNCIO, et al, (2002). Tabela 11 – Faixa granulométrica recomendada para pedrisco utilizado no graute. Abertura da peneira (mm) % Retida acumulada 12,5 0 9,5 0 – 15 4,8 70 – 90 2,4 90 – 100 1,2 95 – 100 Fonte: PRUDÊNCIO, et al, (2002). 4.8 ASPECTOS RELATIVOS A PROJETOS DE ESTRUTURAS EM ALVENARIA ESTRUTURAL Segundo Tauil e Nese (2010), o projeto de alvenaria estrutural, pela sua importância no todo da edificação, é o desenho preciso de cada lâmina de parede que sustentará a edificação trabalhando em conjunto com outras em todos os sentidos e nas 3 direções ou coordenadas. É o projeto que substitui a estrutura de concreto formada por pilares e vigas. 46 Além disso, é o projeto que determina os vãos modulares de janelas, portas e todas as demais interferências da edificação, como localização de instalações, espaços comuns no térreo, elevadores, posição de caixas d’água até vagas de garagem, tudo é dimensionado para a medida modular da alvenaria. Figura 17 – Resumo e sequência das atividades de um projeto. Fonte: Tauil e Nese, (2010). 4.8.1 Modulação e Paginação A modulação da alvenaria é o acerto das dimensões em planta e do pé direito da edificação, em função das dimensões dos blocos, de modo a se evitar cortes ou ajustes na execução das paredes. Durante a modulação de uma planta deve-se procurar, sempre que possível, amarrar duas ou mais paredes que se encontram (MAMEDE e CORRÊA, 2006). ORGANOGRAMA Organiza as atividades no tempo; Identifica os participantes. ESCOPO Identifica as necessidades; Define: utilização x prioridades. ESCOLHA DO TERRENO Análise: área x utilização; Análise geológica, geográfica e mercadológica. ESTUDOS LEGAIS Analisam o potencial construtivo; Analisam os requisitos legais do terreno. ESTUDO DE MASSA Define volumetria, gabarito; define a necessidade de subsolo e garagem. GEOMETRIA Define a possibilidade de paredes portantes; Analisa os esforços e tipo de laje. CONCEITUAÇÃO ARQUITETÔNICA Define os espaços internos, circulação vertical e horizontal. Pré-define as vedações e elementos de fachada PLANTA DE VENDA Projeto de comercialização fechado; Projeto pré-moldado com medidas internas fechadas. ORGANIZAÇÃO MODULAR Fechamento do zoom, início da modulação; Define as empenas portantes e contraventamentos. MODULAÇÃO DO PAVIMENTO TIPO Modulação das paredes, aberturas verticais e horizontais. Define os espaços comuns, de serviço e equipamentos de infraestrutura. PAREDES PORTANTES Ajuste da alvenaria estrutural e demais pavimentos; Alvenarias de contraventametos, vedos e lajes. COMPATIBILIZAÇÕES Compatibilizações com outros projetos; Fechamento de toas as especificações. 47 Conforme Kalil (2007), a unidade de alvenaria é definida por três dimensões: comprimento, largura e altura. O comprimento e a largura definem o módulo horizontal ou módulo em planta. Já a altura da unidade define o módulo vertical, adotado nas elevações. É muito importante que o comprimento e a largura sejam iguais ou múltiplos, assim podemos ter um único módulo em planta, simplificando a amarração entre as paredes, resultando em uma melhor racionalização ao sistema construtivo. Como foi descrito anteriormente, geralmente os blocos a serem adotados apresentam medias entre 14 e 19 cm, apresentando módulos respectivamente 15 e 20, devido as suas juntas. Com isso as medidas das paredes devem ser múltiplas desses módulos, obtendo assim uma modulação adequada na hora de se projetar as medidas internas e externas de um projeto em alvenaria estrutural. Figura 18 – Planta baixa da modulação de uma pequena residência. Fonte: Autoria própria. 48 Amarração direta é o entrosamento alternado de fiadas. É a tendência de uniformização de tensões que ocorre ao longo da altura do edifício. Essa tendência é altamente benéfica ao comportamento estrutural das paredes, pois significa que as mais carregadas servem-se das menos solicitadas para aliviarem os seus excessos (CORRÊA e RAMALHO, 1994). A consideração da interação leva a diferenças apreciáveis nas cargas das paredes, podendo afetar de maneira significativa a segurança e a economia, pois contribui na prevenção do colapso progressivo, melhora o aproveitamento da capacidade resistente das paredes e favorece o contraventamento nas paredes. Amarração direta (figura 19) consiste na disposição dos blocos nas fiadas desde que 50% deles penetrem alternadamente na parede interceptada, enquanto que a amarração indireta é obtida com o auxílio de barras ou telas metálicas. O ideal é que a dimensão do comprimento do bloco seja múltipla da espessura, com isto evita-se o uso de blocos especiais e facilita-se a amarração das paredes. Entretanto, nem sempre esta multiplicidade ocorre. Neste caso, recorre-se a procedimentos alternativos para prover a alvenaria de amarração eficiente, como por exemplo, com emprego de blocos especiais, os quais não possuem dimensões normalizadas (MAMEDE & CORRÊA, 2006). Figura 19 – Amarração de canto ou em “L”. Fonte: Autoria própria. 1ª Fiada (planta baixa) 2ª Fiada (planta baixa) 49 A amarração de borda ou em “T” (figura 20)bastante utilizada para separar cômodos, pode ser realizada não somente com blocos da mesma família, mas com blocos meios, para as fiadas impares, como também por blocos de menor largura, onde a parede assume pode assumir característica apenas de isolamento ou acústica. Figura 20 – Amarração de borda ou em “T”. Fonte: Autoria própria. Kalil (2007), afirma que as paginações ou elevações são plantas que complementam as plantas de primeira e segunda fiadas, pois nessas não é possível visualizar todos os detalhes da alvenaria, como o posicionamento da descida das prumadas de luz e água, a amarração entre paredes, os blocos canaleta nas fiadas de respaldo, a existência ou não de grauteamento ou armaduras nos vazados dos blocos, etc. Na paginação, não é necessário um detalhamento da amarração. Neste caso, a determinação do pé direito fica definida pela altura dos blocos, pela espessura das juntas e pelas exigências das leis municipais. Recomenda-se o uso de paginação somente para as paredes que possuem aberturas,passagem de instalações ou algum outro detalhe que queira ser detalhado, conforme ilustrado na figura 21. 1ª Fiada (planta baixa) 2ª Fiada (planta baixa) 50 Figura 21 – Paginação de uma parede construída em alvenaria estrutural. Fonte: Autoria própria. 51 Na paginação de uma parede portante, há um distância de 1 cm entre um bloco e outro, que é o espaço onde está assentada a argamassa de assentamento. Caso a parede não apresente revestimento (reboco), pode-se fazer o acabamento da junta (espaço onde é colocada a argamassa), para que a parede apresente uma melhor estética. Para isso faz-se necessário o uso de frisadores, que podem ser em forma de “U” reto, “U” arredondado ou em forma de “V”, conforme mostrado na figura 22. Figura 22 – Detalhes das juntas aparentes. Fonte: Autoria própria. 4.8.2 Simetria Uma característica básica dos projetos em alvenaria é a simetria. A distribuição racional das paredes resistentes por toda a área da planta garante uma distribuição de carregamentos uniforme, sem a necessidade de utilização de matérias com resistências diferentes nas paredes de um mesmo pavimento. Uma distribuição simétrica em ambas as direções da edificação, garante a estabilidade global do prédio em relação a carregamentos horizontais e tensões devido a torção. 4.8.3 Projeto de instalações hidráulicas Ainda na parte de projeto, deve-se determinar por onde passarão as instalações, de maneira que se evite o corte dos blocos, pois gera desperdício, perda de tempo e 52 principalmente do ponto de vista estrutural gera insegurança, pois o bloco é parte da estrutura que suporta o carregamento que a mesma está submetida. Segundo a ABNT NBR 10837 (1989) – Cálculo da Alvenaria estrutural de Blocos Vazados de Concreto é proibida a passagem de tubulações que conduzam fluídos dentro das paredes com função estrutural. Dessa forma, a melhor alternativa, tanto do ponto de vista construtivo quanto estrutural, o uso de shafts, podendo ser executado de duas formas: interrompendo-se a parede para a passagem da tubulação, ou passando junto à parede estrutural. Eles podem ser fechados com painéis pré-fabricados, parafusados à parede, permitindo a remoção fácil em caso de verificação e manutenção. 4.8.4 Projeto de instalações elétricas O projeto elétrico é composto de instalações e tubulações de eletricidade, telefonia, interfones, antena coletiva, alarmes ou outros porventura existentes. É comum os eletrodutos passarem pelos vazados dos blocos, com isso não acarretando em rasgos principalmente horizontais nos blocos, ou então a utilização dos blocos especiais acima citados para que nestes sejam previamente instaladas as caixas de tomadas e interruptores. De acordo com Kalil (2007), as dimensões e a localização das aberturas para as caixas de passagem e para os quadros de distribuição devem ser informadas ao projetista estrutural, com o objetivo de se prever um eventual reforço estrutural devido à integridade estrutural da parede que será prejudicada pela abertura. Deve-se ter um cuidado especial quando os pontos de luz e interruptores forem localizados ao lado das aberturas das portas, pois a primeira prumada de vazados após a abertura é normalmente grauteada, com isso não permitindo posterior embutimento das caixas. 4.8.5 Projeto legal O projeto legal destina-se à aprovação na municipalidade, em demais setores legais para expedição de diretrizes construtivas do empreendimento e em muitas situações do 53 entorno, quando esse precisa ser modificado ou adaptado. A planta da prefeitura deverá conter todas as informações necessárias e mercadológicas, quando for o caso, para que se inicie o procedimento de coordenação modular já com o conceito pré-estrutural definido e as dimensões finais do projeto aprovado e validado pelas vendas de unidades (TAUIL E NESE, 2010). Para que o projeto seja aprovado na prefeitura, o mesmo deverá conter os seguintes dados: Dados do cliente, do logradouro e outros pertinentes ao carimbo; Planta de subsolo, planta de fundação, térreo, pavimento tipo, cobertura e barrilete; Cortes e elevações; Tabelas de ventilação, iluminação, detalhes específicos; Referência às legislações pertinentes ao projeto. 4.8.6 Análise de custos No sistema em alvenaria estrutural, temos uma grande redução nos custos, devido a total redução de formas e mão-de-obra de carpintaria, a redução de armaduras e a redução da quantidade de mão-de-obra global no sistema. As instalações hidráulicas e elétricas são executadas em conjunto com a alvenaria. No sistema convencional, as instalações somente são executadas quando as paredes estiverem prontas, sendo necessários os cortes nas paredes para a locação das instalações. Apesar da quantidade de materiais utilizados nas instalações serem as mesmas, a alvenaria estrutural gera grande redução do tempo de execução e elimina totalmente o retrabalho como consequente economia nos seguintes itens: mão-de-obra para cortes das paredes, geração de entulhos, custos para remoção e etc. Os revestimentos internos e externos são de menor espessura, devido a regularidade geométrica dos blocos. No sistema convencional podem ocorrer deformações na forma do concreto armado durante a concretagem, a ligação entre peças estruturais e alvenarias podem possuir diferenças de medidas, causando aumento na espessura de revestimento. No caso de revestimentos externos em alvenaria estrutural usamos 2 cm de espessura, que as vezes no sistema convencional pode chegar a 2,5 cm, uma redução de 20% somente neste item. 54 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS O trabalho serve como uma fonte de informações sobre a alvenaria estrutural, uma vez que buscou-se apresentar os aspectos relativos a sua utilização prática na produção de edificações da indústria da construção civil. Da visão acadêmica, apresenta de maneira fácil e bem geral para os interessados no tema proposto, explicitando a grande maioria das definições e elementos que compõem a alvenaria estrutural como um todo. A alvenaria estrutural não é apenas uma opção para o concreto armado, mas sim um modelo construtivo, que obriga o planejamento criterioso de todas as etapas de uma obra. Portanto, este inovador modelo estrutural criado há décadas, vem sendo aprimorado com o passar do tempo, de maneira bastante eficiente, gerando uma considerável racionalização nos materiais utilizados e na redução do tempo de execução, acarretando consequentemente redução nos custos de maneira geral, sendo hoje uma nova tendência, assumindo o posto da alvenaria convencional e a estrutura física do concreto armado ou outro material estrutural, principalmente na construção de condomínios residenciais. 55 REFERÊNCIAS AISA, Javier. Disponível em: < www.javieraisa.com > Acesso em: 17 de Abr. de 2011. ARAÚJO, Regina; RODRIGUES, Edmundo; FREITAS, Edna. Materiais de Construção. 2. ed. Rio de Janeiro: Editora Universidade Rural, 2000. 203 p. ARQUITETANDO Teoria. Disponível em: < www.arquitetandoteria.blogspot.com > Acesso em: 17 de Abr. de 2011. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10837 – Cálculo da Alvenaria Estrutural de Blocos Vazados de Concreto. Rio de Janeiro, 1989. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12118 – Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2011. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13279 – Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos
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