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Sobre a autora Beatryz Cardoso Mendes Uma das autoras deste caderno de estudos é Beatryz Cardoso Mendes, brasileira, natural de Salinas/MG, Bacharel em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Viçosa (UFV – 2016). Atualmente cursa o Mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Viçosa, com ênfase em estruturas e materiais de construção. Tem experiência nas disciplinas de Teoria das Estruturas e Concreto Armado, através de monitorias e estágio em ensino. Possui diversos trabalhos científicos na área de materiais de construção sustentáveis publicados em congressos, periódicos nacionais e internacionais. Niander Aguiar Cerqueira Sobre o autor Niander Aguiar Cerqueira O outro autor é Niander Aguiar Cerqueira, natural de Itaperuna/RJ, Doutor em Engenharia Civil (UENF, 2017), Mestre em Ciências de Engenharia (UENF, 2001), Especialista em Engenharia e Segurança do Trabalho (REDENTOR, 2009), Bacharel em Engenharia Civil (UENF, 1999). Experiente como projetista estrutural e consultor para projetos e recuperação de estruturas. É Professor Doutor do Centro Universitário REDENTOR (UniRedentor) desde 2007 e da Faculdade REDENTOR DE CAMPOS desde 2013, onde também é Coordenador do curso de Engenharia Civil. É coordenador dos cursos de Pós-graduação em Engenharia Estrutural e Estruturas Metálicas da UniRedentor. É autor dos cadernos de Cálculo 0, Cálculo Diferencial e Integral I e II, de Mecânica Geral e de Estruturas Metálicas e de Madeira para os cursos de Engenharia na modalidade EAD. Com experiência no ensino de análise estrutural, estruturas metálicas, estruturas de madeira, alvenaria estrutural e estruturas de concreto. Apresentação Olá querido aluno (a), seja muito bem-vindo (a)! Olá, vamos começar nossos estudos da disciplina de Alvenaria Estrutural. Essa disciplina está situada no setor de estruturas, imprescindível para o desenvolvimento de projetos de edifícios em alvenaria estrutural. Compõe, ainda, o ciclo específico e profissionalizante do curso de Engenharia Civil, sendo importante para complementar a formação do profissional. Este processo construtivo tem ganhado espaço na construção civil brasileira, portanto o seu aprendizado é de extrema importância e um ponto diferencial no currículo de um Engenheiro (a). O que propomos para você é um curso com uma abordagem geral do sistema em alvenaria estrutural, além de diretrizes de concepção, projeto e execução. Para tanto, o seu desenvolvimento é basicamente dividido 16 aulas, com conteúdo interdependentes baseados nos livros indicados na bibliografia. Portanto, faz-se necessária uma constância nos estudos, tanto na leitura deste material e fontes complementares, como na resolução dos exercícios para melhor aprendizagem e fixação do conteúdo. Esperamos, com este caderno, garantir uma visão completa e o tornar apto a projetar e acompanhar a execução de estruturas utilizando a Alvenaria Estrutural, com segurança e qualidade, de modo que estes substratos teóricos perpetue em toda a sua vida profissional. . . . Bons estudos! Objetivos Este caderno de estudos tem como objetivos: Apresentar o conceito do sistema construtivo em Alvenaria Estrutural, inclusive os aspectos técnicos e econômicos; Introduzir as diretrizes para elaboração de projeto, bem como a concepção, análise e dimensionamento estrutural; Possibilitar ao discente o conhecimento das disposições construtivas para a execução do sistema, o que serve de subsídio para o acompanhamento de obras futuras; Tornar o aluno apto a elaborar projetos estruturais dessa natureza, com o auxílio dos conceitos estudados nas disciplinas de expressão gráfica do curso; Mostrar a importância da racionalização da construção e a compatibilização entre os diferentes projetos que compõem uma edificação. Sumário AULA 1 - CONSIDERAÇÕES INICIAIS SOBRE A ALVENARIA ESTRUTURAL 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 15 1.1 Conceito .......................................................................................................... 26 1.2 Breve histórico no Brasil e no Mundo ............................................................ 26 1.3 Aspectos técnicos e econômicos do sistema .............................................. 26 AULA 2 - MATERIAIS, COMPONENTES E NORMAS TÉCNICAS 2 INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 32 2.1 Componentes e elementos da alvenaria estrutural .................................... 42 Componentes ...................................................................................... 42 Elementos ............................................................................................. 42 2.2 Normas relacionadas à alvenaria estrutural ................................................ 42 AULA 3 - ASPECTOS RELACIONADOS À MODULAÇÃO 3 INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 50 3.1 Conceitos básicos ........................................................................................... 65 Famílias de blocos ............................................................................... 65 Amarração das paredes ..................................................................... 65 3.2 Modulação ...................................................................................................... 65 Importância e escolha da modulação a ser utilizada ..................... 65 Modulação horizontal ......................................................................... 65 Modulação vertical ............................................................................. 65 AULA 4 - COMPATIBILIZAÇÃO DE PROJETOS 4 INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 71 4.1 Compatibilização entre projetos ................................................................... 81 Projeto arquitetônico ........................................................................... 81 Projeto de instalações hidrossanitárias .............................................. 81 Projeto de instalações elétricas, de telefonia e tv ............................ 81 AULA 5 - CONSIDERAÇÕES PARA PROJETO 5 INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 88 5.1 Escolha do tipo de bloco e modulação ..................................................... 100 5.2 Tipos de fundação ........................................................................................ 100 5.3 Tipos de laje, piso e contrapiso ................................................................... 100 5.4 Esquadrias ...................................................................................................... 100 5.5 Tipos de escadas .......................................................................................... 100 5.6 Reservatórios de água ..................................................................................100 5.7 Juntas ............................................................................................................. 100 5.8 Outras informações ....................................................................................... 100 AULA 6 - CONCEPÇÃO E ANÁLISE ESTRUTURAL: SEGURANÇA, ESTADOS-LIMITES E AÇÕES A CONSIDERAR 6 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 106 6.1 Considerações iniciais .................................................................................. 114 6.2 Segurança e Estados-Limite ......................................................................... 114 6.3 Ações a considerar ....................................................................................... 114 Ações permanentes ............................................................................. 114 Ações variáveis ...................................................................................... 114 Ações excepcionais ............................................................................. 114 Valores das ações ................................................................................. 114 Combinação de ações ....................................................................... 114 AULA 7 - CONCEPÇÃO E ANÁLISE ESTRUTURAL: CARGAS VERTICAIS 7 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 121 7.1 Carregamento vertical ................................................................................. 121 Cargas provenientes das lajes ............................................................ 122 Peso próprio das paredes .................................................................... 123 7.2 Interação entre as paredes e uniformização das cargas ......................... 123 7.3 Procedimentos de distribuição .................................................................... 127 Paredes isoladas .................................................................................... 127 Grupos isolados de parede (Ou grupos de paredes sem interação) ................................................................................................................. 127 Grupos de parede com interação ..................................................... 128 Modelagem tridimensional em elementos finitos ............................ 132 7.4 Verificação do dano acidental ................................................................... 133 AULA 8 - CONCEPÇÃO E ANÁLISE ESTRUTURAL: AÇÕES HORIZONTAIS 8 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 142 8.1 Ação do vento .............................................................................................. 159 8.2 Ação devida ao desaprumo ....................................................................... 159 8.3 Determinação dos painéis de contraventamento ..................................... 159 8.4 Distribuição das ações em contraventamentos simétricos ...................... 159 Paredes isoladas .................................................................................... 159 Paredes com aberturas ........................................................................ 159 8.5 Distribuição das ações em contraventamentos assimétricos .................. 159 Paredes isoladas .................................................................................... 159 Paredes com aberturas ........................................................................ 159 AULA 9 - CONCEPÇÃO E ANÁLISE ESTRUTURAL: ESTABALIDADE GLOBAL DA ESTRUTURA 9 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 166 9.1 Conceitos básicos ......................................................................................... 173 9.2 Classificação das estruturas ........................................................................ 173 9.3 Processos simplificados para a verificação da deslocabilidade das estruturas ................................................................................................................. 173 Parâmetro ........................................................................................... 173 Parâmetro z .......................................................................................... 173 9.4 Avaliação dos acréscimos de segunda ordem ......................................... 173 AULA 10 - PARÂMETROS PARA O DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS 10 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 180 10.1 Resistência à compressão da alvenaria ..................................................... 189 Influência dos componentes da alvenaria ..................................... 189 Avaliação da resistência à compressão da alvenaria ................. 189 10.2 Características geométricas dos elementos de alvenaria ....................... 189 Espessura efetiva para pilares e paredes portantes ...................... 189 Altura efetiva ....................................................................................... 189 Esbeltez ................................................................................................. 189 10.3 Parâmetros de resistência ............................................................................ 189 10.4 Parâmetros elásticos da alvenaria .............................................................. 189 AULA 11 - DIMENSIONAMENTO: COMPRESSÃO SIMPLES 11 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 196 11.1 Resistência de cálculo da alvenaria ........................................................... 196 11.2 Tensões atuantes de cálculo ....................................................................... 198 11.3 Forças concentradas .................................................................................... 201 AULA 12 - DIMENSIONAMENTO: FLEXÃO SIMPLES 12 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 210 12.1 Hipóteses básicas da NBR 15961-1 e NBR 15812-1..................................... 210 12.2 Dimensionamento à flexão simples ............................................................ 212 Alvenaria não armada ....................................................................... 212 Alvenaria armada ............................................................................... 213 Disposições construtivas ..................................................................... 215 Aplicação ............................................................................................. 215 AULA 13 - DIMENSIONAMENTO: CISALHAMENTO 13 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 226 13.1 Resistência de cálculo da alvenaria ........................................................... 226 13.2 Tensão de cálculo da alvenaria .................................................................. 228 13.3 Dimensionamento ......................................................................................... 229 AULA 14 - DIMENSIONAMENTO: FLEXÃO COMPOSTA 14 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 243 14.1 Alvenaria não-armada ................................................................................. 24414.2 Alvenaria armada ......................................................................................... 246 Elementos curtos ................................................................................. 246 Elementos esbeltos .............................................................................. 250 14.3 Disposições construtivas ............................................................................... 252 14.4 Aplicações ..................................................................................................... 253 AULA 15 - EXEMPLO DE PROJETO DE EDIFÍCIO DE PEQUENO PORTE 15 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 269 15.1 Etapas de projeto de edifícios em alvenaria estrutural ............................. 269 15.2 Exemplo de projeto....................................................................................... 270 AULA 16 - DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS 16 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 301 16.1 Ferramentas utilizadas .................................................................................. 317 16.2 Processo construtivo - etapas ...................................................................... 317 16.3 Detalhes construtivos ........................................................................................ 317 Iconografia Considerações iniciais sobre a Alvenaria estrutural Aula 1 APRESENTAÇÃO DA AULA Nesta aula estudaremos as considerações iniciais sobre o sistema construtivo em alvenaria estrutural, como conceito, histórico e aspectos técnico-econômicos associados, incluindo vantagens e desvantagens. OBJETIVOS DA AULA Esperamos que, após o estudo do conteúdo desta aula, você seja capaz de: Compreender o conceito do sistema construtivo em alvenaria estrutural; Compreender o histórico de desenvolvimento do sistema e os seus avanços ao longo do tempo, até chegar ao estado atual; Discernir em quais situações o uso da alvenaria estrutural é preferível em relação ao concreto armado, tendo em vista os aspectos técnicos e econômicos, vantagens e desvantagens expostos neste capítulo. P á g i n a | 15 1 INTRODUÇÃO Com o passar do tempo, o sistema construtivo em Alvenaria Estrutural tem ganhado cada vez mais espaço no Brasil. Esta é uma solução que proporciona o avanço necessário à construção civil brasileira, no que diz respeito a custos, geração de resíduos e racionalização. Portanto, além das características de durabilidade, é um sistema que assegura a sustentabilidade que a sociedade atual procura (CERQUEIRA, 2017). Por apresentar inúmeras vantagens, a alvenaria estrutural foi sendo utilizada no país, mesmo quando não haviam normatizações técnicas específicas ou métodos eficazes para controle de qualidade dos componentes e execução das edificações. A falta dos conhecimentos necessários acarretou o surgimento de patologias em vários edifícios, o que levou as pessoas a associarem a alvenaria estrutural como obras de má qualidade ou de baixo padrão. Atualmente, já existem normas e tecnologias que, se aplicadas de forma correta e racional, proporcionam a execução de habitações em alvenaria estrutural que satisfazem os requisitos de qualidade, segurança e funcionalidade exigidos, sem comprometer as vantagens inerentes ao sistema. Este é um ramo promissor na área de atuação de um engenheiro civil, principalmente em regiões onde o fornecimento de produtos e mão de obra é facilitado. Inúmeros edifícios, hoje, são construídos em alvenaria estrutural, principalmente residenciais. Portanto, aproveite ao máximo o que esse material pode lhe oferecer! Esperamos que esta seja uma boa fonte de aprendizado para você, enquanto futuro profissional. Vamos começar? 1.1 Conceito Para melhor compreensão do funcionamento e dimensionamento deste sistema, faz-se necessário, primeiramente, expor alguns conceitos em relação à alvenaria estrutural. A alvenaria pode ser definida como o conjunto de unidades (tijolos, blocos, ou até pedras) empilhadas e coladas em suas interfaces por um ligante, como a argamassa, formando um elemento vertical coeso (TAIUL; NESSE, 2010). P á g i n a | 16 Esse conjunto coeso pode exercer duas funções básicas: de vedação ou estrutural. Enquanto elemento de vedação, a alvenaria serve para delimitar e vedar os espaços, promover isolamento acústico e resistência ao fogo, contribuir para o conforto térmico do ambiente, além de impedir a entrada de água, vento ou outros agentes externos. Quando a alvenaria é utilizada como elemento estrutural, além de exercer todas essas funções, ela ainda é responsável por resistir a todos os esforços atuantes na estrutura e transmiti-los à fundação, desprezando a adoção de vigas ou pilares. Do ponto de vista do comportamento estrutural, o principal conceito ligado à alvenaria estrutural é a transmissão de ações através de tensões de compressão. Isso porque os materiais que a compõem apresentam boa resistência à essa solicitação. As tensões de tração podem ocorrer, mas não de forma generalizada ou com valores muito altos, pois podem comprometer a economia almejada na utilização do sistema. A alvenaria, quando funciona como paredes portantes, pode ser classificada em três tipos: Alvenaria não-armada (Fig. 1.1): neste caso, as paredes de alvenaria não recebem graute e armaduras em toda a sua extensão, mas apenas por razões construtivas e para evitar patologias futuras (vergas, contravergas, cintas de amarração, etc.). P á g i n a | 17 Figura 1.1: Alvenaria estrutural não-armada. Fonte: TAUIL E NESSE (2010) Alvenaria armada ou parcialmente armada (Fig. 1.2): devido as exigências estruturais, é necessária a adoção de reforço (fios ou barras de aço) e graute em algumas regiões, para resistir aos esforços de tração. Figura 1.2: Alvenaria estrutural armada ou parcialmente armada. Fonte: TAUIL E NESSE (2010) Alvenaria protendida (Fig. 1.3): nesse tipo de alvenaria, são utilizadas armaduras ativas que submetem as paredes a esforços de compressão. É pouco utilizada, principalmente pelo seu custo elevado. P á g i n a | 18 Figura 1.3: Alvenaria estrutural protendida. Fonte: TAUIL E NESSE (2010) 1.2 Breve histórico no Brasil e no Mundo A alvenaria estrutural é um sistema construtivo tradicional, sendo utilizado desde os tempos da pré-história, no início da atividade humana. A princípio, eram aplicados blocos de pedra, devido à larga disponibilidade na natureza. Depois, outros materiais foram sendo utilizados, como os tijolos de argila. Diversas estruturas, construídas a partir destes materiais, datam de séculos ou até milênios, e se tornaram grandes monumentos históricos da humanidade. Pode-se citar, como exemplo, as três pirâmides de Guizé, no Egito (2600 a. C.), denominadas como Quéfrens, Queóps e Miquerinos (Fig. 1.4). Estas estruturas foram construídas com blocos de pedras. A grande pirâmide, Queóps, possui cerca de 147 metros de altura, e possui 2,3 milhões de blocos, aproximadamente. P á g i n a | 19 Figura 1.4: Pirâmides de Gizé. Fonte: PORTUGAL MUNDIAL (2016) O sistema de desenvolveu a partir do empilhamento de unidades,e, em geral, os vãos eram de pequenas dimensões e criados por peças auxiliares, como vigas de madeira. Com o passar do tempo, percebeu-se que uma solução viável para a criação dos vãos seria fazê-los em arcos. Nesse caso, o arranjo das unidades devia ser de tal modo que os esforços transmitidos fossem predominantemente de compressão. Assim, foram executadas pontes e outras belas obras com maior qualidade. Os maiores exemplos desse tipo de estrutura são as catedrais góticas, construídas na Idade Média e no período do Renascimento, como a Catedral de Notre Dame (Paris) (Fig. 1.5). Figura 1.5: Catedral de Notre-Dame, Paris. Fonte: PARIS MUSEUM PASS (2016) P á g i n a | 20 Até meados do século XX, as estruturas em alvenaria eram construídas de forma empírica, e não havia conhecimento das técnicas de racionalização. Por isso, não se podia garantir a segurança da edificação, o que levava ao superdimensionamento dos elementos e à substituição do sistema por outros mais racionais e competitivos, como o concreto armado e o aço. Em 1889, foi construído o Edifício Monadnock, em Chicago (EUA), símbolo da alvenaria estrutural moderna. Com 16 pavimentos e 65 metros de altura, foi uma obra ousada. Entretanto, devido à utilização dos métodos de cálculo empíricos, as paredes da base têm cerca de 1,80 metros de espessura. A partir de 1950, começaram a surgir normas e métodos de cálculo mais racionais, baseados em experimentos laboratoriais e pesquisas da época. Assim, tornou-se possível calcular a espessura e resistência da alvenaria necessária para garantir a segurança estrutural. Novas edificações foram construídas, baseadas nessas novas descobertas, retomando a utilização do sistema, principalmente na Europa. Ao longo das décadas, os modelos matemáticos de cálculo foram se aperfeiçoando, de modo que os projetos poderiam abranger não apenas ações estáticas e dinâmicas, como o vento e sismos, mas também excepcionais. O mais alto edifício em alvenaria estrutural da atualidade é o Hotel Excalibur (Fig 1.6), em Las Vegas (EUA), que possui 28 pavimentos e 1008 apartamentos. As paredes estruturais da edificação foram feitas em alvenaria armada de blocos de concreto. Figura 1.6: Hotel Excalibur, Las Vegas, USA. Fonte: EXCALIBUR HOTEL&CASSINO (2016) P á g i n a | 21 No Brasil, a alvenaria estrutural é utilizada desde os tempos da colonização portuguesa. No entanto, a alvenaria enquanto sistema construtivo fundamentado e mais elaborado, produzido a partir de blocos estruturais, demorou a ganhar espaço na construção civil brasileira. Isso porque ainda não se tinha um conhecimento amplo sobre o sistema e os métodos de cálculo, nem normas de controle para os materiais utilizados. Dessa forma, os primeiros edifícios construídos a partir da alvenaria estrutural apresentaram muitas patologias, o que levou muitas pessoas a associarem o sistema a obras de má qualidade. Na década de 60, em São Paulo, foram construídos os primeiros edifícios em alvenaria estrutural, com blocos vazados de concreto. Estes apresentavam apenas quatro pavimentos. Em 1972, surgiram edificações mais altas, com 12 pavimentos em alvenaria armada de blocos de concreto. A alvenaria não-armada só começou a ser utilizada em 1977, sendo o edifício Jardim Prudência, em São Paulo, o pioneiro. O edifício é composto por 9 andares, executados com blocos sílico-calcários de 24 cm de espessura. Também neste ano foi formada a primeira comissão para elaboração de uma norma com diretrizes para projetos em alvenaria estrutural. A partir da década de 80, em decorrência dos avanços relacionados à produção dos materiais e equipamentos para execução da alvenaria, o uso da alvenaria não armada passou a ser corrente. O sistema acabou se firmando, com um rápido desenvolvimento nos últimos anos, pois se mostrou uma alternativa eficiente para a execução de edifícios residenciais ou industriais. Hoje, o sistema construtivo em alvenaria estrutural é amplamente utilizado em vários empreendimentos, nas diferentes regiões do país. A larga disponibilidade de blocos, sejam de concreto ou cerâmicos, contribui para o avanço do sistema. O envolvimento de pesquisadores, projetistas, construtores e associações também tem levado ao seu desenvolvimento. P á g i n a | 22 Caro aluno (a), leia mais sobre obras executadas em alvenaria estrutural no livro Projeto de Edifícios de Alvenaria Estrutural, Ramalho e Corrêa, nas páginas 2 a 5! 1.3 Aspectos técnicos e econômicos do sistema Para discutir a utilização do sistema construtivo em alvenaria estrutural, é necessário conhecer os aspectos técnicos e econômicos envolvidos. Isso significa definir as vantagens e desvantagens inerentes ao mesmo, principalmente em relação às estruturas convencionais em concreto armado, que são as mais empregadas hoje. Dessa forma, é possível avaliar em quais situações um sistema é preferível ao outro, levando em consideração as características da edificação a ser executada e a realidade do mercado local. Alguns parâmetros da edificação devem ser observados, para que o uso da alvenaria estrutural não seja mais oneroso e, portanto, menos competitivo. Pode-se destacar os seguintes aspectos: Altura da edificação: A alvenaria estrutural é indicada para edifícios de até 16 pavimentos. Estruturas de maior altura demandariam blocos de maiores resistências, superiores àquelas disponíveis no mercado. Isso levaria à adoção do grauteamento generalizado, além de maior taxa de armaduras, comprometendo a economia da obra. Arranjo arquitetônico: Para melhor concepção estrutural do sistema, é necessário que a edificação seja a mais simétrica possível, em todos os seus aspectos: na planta baixa, elevações, distribuição das paredes estruturais e disposição das aberturas. Dessa forma, o desenvolvimento da modulação se torna mais fácil, e evita-se efeitos de torção e tração acentuados na estrutura. Uso da edificação: Este sistema é geralmente indicado em casos nos quais não há previsão de alterações arquitetônicas, como retirada de paredes, uma vez que estas são os elementos resistentes. Além disso, deve ser adotado vãos P á g i n a | 23 moderados, de cerca de 4 a 5 metros. Portanto, sua aplicação usual é em edifícios residenciais de baixo a médio padrão, nos quais os vãos são limitados. Prédios comerciais geralmente apresentam a necessidade do rearranjo de paredes e de vãos maiores, desencorajando o uso da alvenaria estrutural. As principais vantagens da alvenaria estrutural em relação às estruturas em concreto armado são: - Redução de processos na obra: Com a adoção da alvenaria estrutural, muitos serviços e processos realizados nas obras convencionais em concreto armado são dispensados. Como não há a execução de vigas e pilares, as etapas de concretagem são reduzidas, bem como a utilização de fôrmas e o uso de ferragens. Isso possibilita a diminuição do número de carpinteiros e armadores, uma vez há a concretagem apenas das lajes. - Racionalização: A alvenaria estrutural é um processo construtivo racionalizado. O sistema traz para a construção civil os conceitos de padronização e linha de produção, além de apresentar alto nível de planejamento. A compatibilização dos projetos é uma prática imprescindível para a concepção da edificação, pois os projetos devem estar totalmente integrados entre si. Todas as decisões e detalhes construtivos são solucionados na fase de projeto, eliminando alterações de projeto e improvisações durante a execução da obra.O detalhamentodo projeto, uso da modulação e melhor aproveitamento dos recursos ocasiona a redução dos desperdícios no canteiro e do entulho gerado, tornando-o mais limpo de organizado (Fig. 1.7). Figura 1.7: Canteiro de uma obra em alvenaria estrutural. Fonte: (CANTEIRO..., 2018) P á g i n a | 24 Flexibilidade e rapidez na execução: O uso do sistema, além de permitir a redução de processos, simplifica os processos de execução e possibilita vários níveis de mecanização. Isso conduz a uma maior flexibilidade no ritmo de execução da obra, uma vez que não é necessário esperar o tempo de cura dos elementos em concreto, apenas das lajes, se estas forem moldadas no local. A flexibilidade, associada à melhoria de produtividade garantida pelo sistema, provoca uma maior rapidez na execução das etapas construtivas. No entanto, ressalta-se que essa rapidez está diretamente relacionada com a qualidade e treinamento da mão-de- obra empregada. Os pontos negativos inerentes ao sistema são: Limitações do projeto: Como já falado anteriormente, na alvenaria estrutural as paredes compõem a estrutura. Portanto, há uma dificuldade de adaptação da arquitetura para outros usos, já que a retirada de paredes não é possibilitada. Isso pode ser um grande inibidor na venda de imóveis.Além disso, tem- se outras dificuldades, como o comprimento limitado dos vãos e a execução de formas arredondadas, já que os blocos são padronizados em formato retangular. Interferência entre projetos: Considerando a alvenaria estrutural, a interferência entre os projetos arquitetônicos, estruturais e de instalações é muito grande. Isto é decorrente da modulação, que afeta diretamente o projeto arquitetônico, e da impossibilidade de furar as paredes, fato que condiciona o traçado e posicionamento das instalações elétricas e hidráulicas. Mão de obra qualificada: O desempenho da alvenaria estrutural está intimamente ligado ao modo como é executada. Portanto, para melhor qualidade da construção e andamento da obra, faz-se necessário uma equipe especializada e qualificada tecnicamente. Caso a mão de obra não tenha o conhecimento necessário acerca dos processos do sistema e das ferramentas utilizadas, a segurança da estrutura é comprometida. Ressalta-se que ainda há uma carência elevada de mão de obra especializada em obras de alvenaria estrutural, e uma necessidade de treinamentos, o que desmotiva a adoção do sistema por muitas construtoras no mercado. Após estas colocações, deve-se ter em mente que não há um sistema construtivo absolutamente superior ou inferior ao outro. Em algumas situações, a alvenaria estrutural vai proporcionar uma maior economia e será mais adequada, o que pode não ocorrer em outras. É imprescindível que, antes de qualquer escolha, P á g i n a | 25 seja feita uma análise dos prós e contras dos sistemas disponíveis, considerando o custo-benefício de cada um. Só assim é possível definir aquele que melhor se adequa àquela determinada edificação. De acordo com Parsekian e Soares (2010) é comum o uso da alvenaria estrutural em empreendimentos habitacionais de larga escala, nas quais as exigências de racionalização, controle, planejamento e rapidez são melhor contempladas pela opção deste sistema. Após a leitura das vantagens e desvantagens citadas, você é capaz de pensar em mais algum ponto positivo ou negativo relacionado ao uso da alvenaria estrutural? Reflita! Atenção! Não se esqueça que as vantagens e desvantagens citadas são em relação às construções convencionais feitas em concreto armado, o sistema construtivo mais abrangente no Brasil. Caso haja alguma dúvida, em relação à teoria ou aos exercícios, entre em contato com o tutor da disciplina. Não se esqueça de consultar o material complementar, pois através dele você poderá reforçar a aprendizagem do conteúdo apresentado. Resumo Nesta aula, abordamos: O conceito da alvenaria estrutural como alvenaria que resiste aos esforços atuantes na estrutura; Os tipos existentes: alvenaria não-armada, alvenaria armada ou parcialmente armada, e alvenaria protendida; A alvenaria estrutural é um sistema construtivo antigo, mas que se tornou fundamentado e racionalizado após a metade do século XX; No Brasil, o sistema começou a ser utilizado de forma racionalizada apenas na década de 60, e acabou se firmando no país a partir de 1980; As vantagens e desvantagens associadas ao sistema em relação às estruturas convencionais em concreto armado. Uma das maiores vantagens, sem dúvidas, é a racionalização dos processos. A importância de se considerar todos os fatores, como tipo da obra, localização, custos e prazos, na escolha do sistema construtivo a ser adotado em determinada situação. Complementar Segue abaixo o link de um vídeo interessante que aborda o conceito da alvenaria estrutural e suas vantagens, conforme foi visto nessa aula: Uma visão do sistema: Vantagens do sistema <https://www.youtube.com/watch?v=qmrCU7XUw30>. Referências Bibliográficas Básica: CERQUEIRA, N. A. Parâmetros físicos e mecânicos de blocos prensados e queimados de cerâmica vermelha para uso como alvenaria estrutural. Tese de Doutorado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Cifil (PPGEC). Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF). Campos dos Goytacazes, 2017. PARSEKIAN, G. A.; SOARES, M. M. Alvenaria estrutural em blocos cerâmicos: projeto, execução e controle. São Paulo: O Nome da Rosa, 2010. RAMALHO, M. A.; CORRÊA, M. R. S. Projeto de edifícios de alvenaria estrutural. São Paulo: Pini, 2003. TAUIL, C. A.; NESE, J. C. M. Alvenaria estrutural. São Paulo: Pini, 2010. Complementar: PAULUZZI, Canal. Alvenaria Estrutural - Uma Visão do Sistema: Vantagens do Sistema. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=qmrCU7XUw30>. Acesso em: 25 jan. 2018. AULA 1 Exercícios Aqui serão apresentados exercícios para fixação dos conteúdos estudados. Resolva-os com atenção e em caso de dúvida comunique ao seu tutor. Mãos à obra! 1) Cite e explique as duas funções que a alvenaria pode exercer na edificação. 2) Quais são os tipos de alvenaria estrutural existentes? Explique-os. 3) Por que, em alguns casos, é necessário adotar a alvenaria armada? 4) Ao abordarmos o histórico da alvenaria estrutural no contexto mundial, demos alguns exemplos de obras históricas construídas por esse sistema. Cite outras duas obras, comentando sobre as características da edificação, ano de construção e materiais utilizados. 5) Por que a alvenaria estrutural (racionalizada e dimensionada por conceitos técnicos, como conhecemos hoje), demorou a se consolidar no Brasil? 6) Quais são os aspectos técnicos e econômicos que devem ser considerados para a adoção da alvenaria estrutural em um projeto? 7) Por que a alvenaria estrutural é considerada um sistema construtivo racionalizado? 8) Cite as vantagens da alvenaria estrutural em relação às estruturas convencionais em concreto armado. 9) Cite as desvantagens da alvenaria estrutural em relação às estruturas convencionais em concreto armado. P á g i n a | 30 Materiais, componentes e normas técnicas Aula 2APRESENTAÇÃO DA AULA Nesta aula serão apresentados os materiais e componentes essenciais para a composição da alvenaria estrutural, e as normas brasileiras vigentes relacionadas ao sistema estrutural. Os conhecimentos destes elementos são imprescindíveis para a compreensão do sistema e seu funcionamento. OBJETIVOS DA AULA Esperamos que, após o estudo do conteúdo desta aula, você seja capaz de: Entender os materiais que compõe a alvenaria estrutural e suas características principais; Associar cada material à sua função na alvenaria como um todo, e sua influência no comportamento mecânico da mesma; Compreender os elementos que podem ser executados em alvenaria estrutural; Conhecer as normas brasileiras vigentes que estabelecem critérios para os materiais aplicados, bem como os procedimentos de cálculo. P á g i n a | 32 2 INTRODUÇÃO Ao longo do tempo, muitos materiais foram aplicados na construção de alvenarias, especialmente aqueles que eram disponíveis localmente. Em determinadas regiões se usavam pedras, outros tijolos secos ao sol, ou ainda blocos de gelo. A compreensão dos materiais que compõem a alvenaria é de suma importância para o entendimento do elemento como um todo. Cada material vai influenciar nas propriedades da parede, afetando diretamente a sua capacidade de resistir aos esforços atuantes na estrutura. Atualmente há uma grande variedade e disponibilidade de produtos industriais submetidos a controles técnicos e de qualidade, de modo a atender às prescrições das normas brasileiras vigentes. Algumas normas apresentam, também, todos os métodos e critérios de dimensionamento que devem ser adotados para garantir a segurança e bom funcionamento da edificação. 2.1 Componentes e elementos da alvenaria estrutural Antes de prosseguirmos com os componentes e elementos da alvenaria estrutural, devemos aprender sobre o significado dos termos “componente” e “elemento” no contexto que estamos tratando. Entende-se “componente” como a entidade básica que constitui um elemento de estrutura. Os componentes básicos da alvenaria são: o bloco, ou unidade; argamassa; graute e armaduras. Estes materiais devem atender à critérios mínimos de desempenho e estar em conformidade com as especificações das normas vigentes. Nos próximos itens, serão detalhadas as propriedades de cada um destes materiais básicos, bem como a influência destes no elemento de alvenaria estrutural. Já o termo “elemento” refere-se a uma parte da estrutura, suficiente elaborada, e composta por dois ou mais componentes. Os elementos que podem ser executados na alvenaria estrutural também serão descritos em itens seguintes, sendo abordadas as suas características. P á g i n a | 33 Componentes 2.1.1.1 Blocos (Unidades) Os blocos, ou unidades, são os responsáveis por definir a resistência mecânica da estrutura, além de influenciar algumas características do projeto, como a modulação, a passagem das instalações e a coordenação dimensional. Além disso, determinam a estabilidade e precisão dimensional, resistência ao intemperismo, isolamento térmico e acústico, e estética. No Brasil, as unidades mais comuns em projetos de alvenaria estrutural são, em ordem decrescente de utilização: unidades de concreto, blocos cerâmicos e blocos sílico-calcários (Fig. 2.1). São fabricados blocos com diversas formas, com características geométricas, físicas e mecânicas distintas. Figura 2.1: Bloco cerâmico, de concreto e sílico-calcário, respectivamente. Fonte: ZÉ MOLEZA; CASA DO CONCRETO (2018) Quanto à forma, as unidades podem ser maciças ou vazadas. Os blocos são vazados quando apresentam furos verticais, sendo a área líquida igual ou inferior a 75% da área bruta. Define-se a área líquida como a área da seção perpendicular ao eixo dos furos, descontando-se as áreas dos vazios. Já a área bruta é a área desta mesma seção, porém sem o desconto dos vazios existentes. Na Fig. 2.2 são apresentados exemplos de unidades maciças e vazadas, respectivamente. P á g i n a | 34 Figura 2.2: Blocos maciços e vazados. Fonte: TAUIL E NESSE (2010) Os blocos cerâmicos podem ainda ser classificados como: blocos de paredes vazadas, nos quais existem furos nas paredes externas e internas (Fig. 2.3-a); de paredes maciças, isto é, as paredes externas são maciças e as internas podem apresentar vazados (Fig. 2.3-b.1 e b.2); e perfurados, com furos distribuídos em toda a face de assentamento (Fig 2.3-c). Estes últimos são utilizados apenas na alvenaria não-armada. Figura 2.3: Blocos cerâmicos e as distintas disposições dos furos. Fonte: PARSEKIAN E SOARES (2010) Existem diferentes formatos disponíveis, de modo a atender à modulação, assunto da nossa próxima aula. Os tipos existentes são: bloco inteiro, meio-bloco, P á g i n a | 35 blocos de 45 cm (usado na amarração das paredes), bloco canaleta (usados nas vergas, contravergas e cintas), bloco J e compensadores (para encontro com as lajes e ajuste das aberturas) (Fig.2.4). Figura 2.4: Diferentes tipos de bloco: inteiro, meio-bloco, canaleta, blocos J e compensadores. Fonte: COBEC 1(2018) Os blocos com função estrutural devem apresentar resistência à compressão mínima de acordo com os critérios estabelecidos pelas normas NBR 6136 (ABNT, 2014) (blocos de concreto) e NBR 15270-2 (ABNT, 2005) (blocos cerâmicos). Para as unidades em concreto, com ou sem função estrutural, a resistência característica à compressão axial mínima deve ser 3,0 MPa. No caso dos blocos cerâmicos, é mantido esse mesmo valor mínimo. Ressalta-se que a resistência deve ser determinada a partir da área bruta da seção do bloco. 1 Disponível em: <http://cobec.com.br/os-principais-tipos-de-blocos-estruturais-de-concreto/>. Acesso em: 20 jan. 2018. P á g i n a | 36 Você pode pesquisar em sites de fornecedores alguns catálogos com diferentes blocos estruturais. Dessa forma, você pode se familiarizar melhor com este importante componente da alvenaria. 2.1.1.2 Argamassa A argamassa utilizada para o assentamento dos blocos é geralmente composta por cimento, cal, areia e água. Sua função é solidarizar as unidades, transmitir e uniformizar as tensões atuantes, absorver pequenas deformações e evitar a entrada de agentes externos, como vento e água, nas edificações. O conjunto bloco e argamassa deve ser capaz de resistir às diferentes solicitações que atuam na estrutura. Além disso, a argamassa ainda tem a função de corrigir imperfeições dimensionais dos blocos, e contribuir, de maneira adequada, com a resistência da parede. No estado fresco, a argamassa deve apresentar condições de trabalhabilidade que permitam a sua aplicação de modo satisfatório. Além disso, quando colocadas em contato com os blocos, deve ser capaz de reter água, para que não prejudique a hidratação do cimento e, consequentemente, haja perda de resistência e aderência. No estado endurecido, um importante parâmetro que deve ser conhecido é a resistência à compressão. Esta propriedade não vai interferir diretamente na resistência à compressão da alvenaria; no entanto, influência nas resistências à tração e ao cisalhamento, de acordo com as especificações da norma NBR 15961-1 (ABNT, 2011) e NBR 15812-1 (ABNT, 2010). De acordo com a NBR 15961-1 (ABNT, 2011), a resistência à compressão da argamassa deve ser, no máximo, 70% da resistência à compressão característicaespecificada para o bloco, referida à área líquida. O traço à deve ser adotado de modo que a resistência à compressão da argamassa seja compatível com a resistência dos blocos utilizados. Argamassas P á g i n a | 37 muito resistentes são, ao mesmo tempo, muito rígidas e absorvem poucas deformações. Assim, há um maior risco de aparecimento de fissuras. Por outro lado, argamassas muito fracas, com menor quantidade de aglomerantes, apresentam resistência e aderência muito baixas, afetando de maneira negativa a resistência mecânica da parede. 2.1.1.3 Graute O graute é um concreto feito com agregados finos e de alta fluidez, que serve para o eventual preenchimento dos furos verticais dos blocos. É usado, ainda, no preenchimento de blocos canaletas e peças similares. Suas funções são: aumento da resistência à compressão em pontos específicos da alvenaria, devido ao aumento da área de seção transversal resistente; promover a solidarização dos blocos com as eventuais armaduras existentes, formando um conjunto monolítico. Considera-se que os blocos, juntamente com o graute e as armaduras formam um conjunto que se comporta monoliticamente, do mesmo modo que as peças feitas em concreto armado. Isso é garantido a partir da boa aderência entre o graute e o bloco, e o graute e a armadura. As normas especificam que a influência do graute na resistência à compressão da alvenaria deve ser avaliada através de ensaios de resistência em primas, pequenas paredes ou paredes em tamanho convencional. Além disso, deve apresentar resistência mínima de 15 Mpa em pontos onde há a presença de armadura. Recomenda-se que a resistência à compressão do graute seja pelo menos a mesma do bloco, em relação à área liquida, e seja inferior a 1,5 vezes esse valor. 2.1.1.4 Armaduras As armaduras aplicadas em elementos de alvenaria estrutural são as mesmas adotadas nas estruturas em concreto armado, podendo ser barras ou fios. Se, nos projetos, for determinado o uso da amarração indireta (conceito que será visto nas próximas aulas), são utilizadas ainda telas de aço nos encontros das paredes, P á g i n a | 38 especificamente nas juntas horizontais. Ressalta-se que o diâmetro dos fios que compõem a tela não pode ultrapassar 6,3 mm, segundo a NBR 15961-1 (ABNT, 2011). Para os demais casos, o diâmetro máximo permitido é 25 mm. O cobrimento mínimo das barras ou fios, desconsiderando a parede do bloco, deve ser igual a 15 mm. Lembre-se que você já aprendeu sobre as barras e fios de aço utilizados em elementos estruturais de concreto armado, bem como as classes existentes e características. É o mesmo produto comercial, porém aplicado em outro sistema construtivo. Na alvenaria não-armada, adota-se a armadura com função construtiva, no intuito de enrijecer os elementos. No caso da alvenaria armada as barras de aço devem ainda absorver os esforços de tração que a alvenaria, por si só, não é capaz de resistir. Elementos Além das paredes, outros elementos podem ser executados a partir dos componentes da alvenaria estrutural. Nem todos os elementos citados estarão presentes em um projeto. A necessidade ou não do uso dependerá do arranjo estrutural, magnitude e configuração das ações atuantes na edificação. Por exemplo, se o tipo de escada adotado pode ser apoiado diretamente sobre as paredes, não há a necessidade de vigas. Ou ainda, se não existem cargas concentradas atuando sobre as paredes, o uso do coxim é dispensado. 2.1.2.1 Paredes As paredes são elementos básicos do sistema construtivo em alvenaria estrutural, cuja maior dimensão da seção transversal excede em cinco vezes a menor dimensão. Resiste predominantemente a tensões de compressão. P á g i n a | 39 2.1.2.2 Pilares Os pilares, por sua vez, são elementos nos quais o eixo longitudinal está na posição vertical, sendo que a maior dimensão da seção transversal é inferior a cinco vezes a menor dimensão. Também resiste predominantemente a cargas de compressão, transmitindo cargas concentradas para a fundação. Algumas formas possíveis de pilares são mostradas na Fig. 2.5. Figura 2.5: Configurações possíveis para pilares em alvenaria. Fonte: PARSEKIAN E SOARES (2010) 2.1.2.3 Enrijecedores Enrijecedores são elementos semelhante a pilares acoplados às paredes estruturais, de modo a promover a estabilidade na direção perpendicular ao plano das mesmas (Fig. 2.6). Geralmente, são utilizados quando os painéis de alvenaria estão sujeitos a ações laterais excêntricas. Figura 2.6: Exemplo de alvenaria estrutural com enrijecedores. Fonte: CLUBE DO CONCRETO (2018) P á g i n a | 40 2.1.2.4 Vigas, vergas, contravergas, cintas e coxim Estes são elementos lineares, detalhados a seguir e apresentados nas Figuras 2.7 e 2.8: Vigas: Elemento que resiste predominantemente à flexão, sendo que a altura da seção transversal não ultrapassa três vezes a largura. Vergas: Elementos localizados sobre o vão de aberturas (portas e janelas) com a finalidade de resistir ao carregamento superior e evitar os surgimentos de fissuras nos cantos das aberturas. Assim como as vigas, são geralmente formadas por duas fiadas de blocos canaletas, grauteados e com armadura. Contravergas: As contravergas situam-se imediatamente abaixo dos vãos de aberturas, com a função de resistir às tensões concentradas atuante nos cantos. É composta por apenas uma camada de blocos canaleta, preenchida com graute e armada. Cintas: As cintas são elementos apoiados sobre das paredes, ligados ou não às lajes. Quando estão situadas na parte superior dos painéis, tem a função de distribuir as ações verticais para as paredes. Podem também estar localizadas na região intermediária dos painéis, com a finalidade de uniformizar a distribuição das tensões nas paredes, e servir de travamento e amarração. São, geralmente, compostas por uma fiada de blocos canaleta, também grauteada e com barras de aço. Coxim: O coxim é um elemento não contínuo que se apóia na parede com a função de distribuir ações verticais concentradas. É formado por canaletas grauteadas. P á g i n a | 41 Figura 2.7: Elevação de uma parede de alvenaria estrutural, com indicação da cinta, vergas e contravergas. Fonte: (ELEVAÇÃO..., 2018) Figura 2.8: Representação do coxim. Fonte: (REPRESENTAÇÃO..., 2018) 2.2 Normas relacionadas à alvenaria estrutural O projeto e execução de edificações em alvenaria estrutural são regidos e padronizados por meio dos critérios estabelecidos pelas normatizações da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). As normas definem, ainda, critérios e métodos de ensaio para os componentes, vistos no item anterior. A seguir, serão listadas as normas, de acordo com o assunto ao qual se referem: Cinta Verga Contraverga P á g i n a | 42 Projeto e execução: NBR 15961-1/2011: Alvenaria estrutural – Blocos de concreto. Parte 1: Projeto; NBR 15961-2/2011: Alvenaria estrutural – Blocos de concreto. Parte 2: Execução; NBR 15812-1/2010: Alvenaria estrutural – Blocos cerâmicos. Parte 1: Projeto; NBR 15812-1/2010: Alvenaria estrutural – Blocos cerâmicos. Parte 2: Execução. Blocos: NBR 6136/2014: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria – Requisitos; NBR 12118/2013: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Métodos de ensaio; NBR 15270-2/2005: Componentes cerâmicos. Parte 2: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural - Terminologia e requisitos;NBR 15270-3/2005: Componentes cerâmicos. Parte 3: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação - Métodos de ensaio; Paredes: NBR 16522/2016: Alvenaria de blocos de concreto - Métodos de ensaio. Atenção! As normas relacionadas à argamassa são as mesmas utilizadas para as argamassas convencionais de assentamento e revestimento, conforme você já deve ter visto nas disciplinas de materiais de construção! Não deixe de consultar as normas brasileiras para elaborar ou executar um projeto, ou verificar a qualidade dos componentes utilizados! Se possível, tenha sempre elas em mãos para consultá- las quando for preciso. Resumo Nesta aula, abordamos: A diferença entre os termos “componente” e “elemento” no âmbito da alvenaria estrutural, sendo o primeiro a entidade básica que compõe os elementos da obra; o segundo termo corresponde à parte constituída por dois ou mais componentes. Os componentes básicos da alvenaria estrutural, sendo estes o bloco (ou unidade), a argamassa, o graute e as armaduras. Cada um exerce uma função da alvenaria, de modo a contribuir com sua integridade e segurança. Os blocos são os principais responsáveis por definir as características da alvenaria, principalmente em relação à resistência mecânica da mesma. Existem blocos de vários materiais, formatos e resistências características; Os elementos que podem ser executados em alvenaria estrutural, tais como as paredes, pilares, enrijecedores, vigas, vergas, contravergas, cintas e coxim. Nem todos estarão presentes em todos os projetos, pois isso depende do arranjo estrutural, configuração e magnitude das ações atuantes na estrutura; Que existem várias normas brasileiras, criadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas, que estabelecem prescrições para a elaboração e execução de projetos em alvenaria estrutural, além dos requisitos e caracterização dos seus componentes. Complementar Existem alguns vídeos interessantes que abordam os materiais que constituem a alvenaria estrutural, especialmente os blocos: Produção dos blocos cerâmicos estruturais <https://www.youtube.com/watch?v=1OsbC708_5g>. Produção de blocos de concretos <https://www.youtube.com/watch?v=2Cshu4w-_NM>. Tipos de blocos cerâmicos estruturais <https://www.youtube.com/watch?v=X-F1I0QiBOg>. Referências Bibliográficas Básica: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15270- 2: Componentes cerâmicos. Parte 2: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural - Terminologia e requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15812- 1: Alvenaria estrutural – Blocos cerâmicos. Parte 1: Projeto. Rio de Janeiro: ABNT, 2010. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15961- 1: Alvenaria estrutural – Blocos de concreto. Parte 1: Projeto. Rio de Janeiro: ABNT, 2011. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 6136: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria – Requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. PARSEKIAN, G. A.; HAMID, A. A.; DRYSDALE, R. G. Comportamento e dimensionamento de alvenaria estrutural. 2 ed. São Carlos: EdUFSCar, 2014. PARSEKIAN, G. A.; SOARES, M. M. Alvenaria estrutural em blocos cerâmicos: projeto, execução e controle. São Paulo: O Nome da Rosa, 2010. RAMALHO, M. A.; CORRÊA, M. R. S. Projeto de edifícios de alvenaria estrutural. São Paulo: Pini, 2003. Complementar: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 12118/2013: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Métodos de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 16522/2016: Alvenaria de blocos de concreto - Métodos de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15270- 3/2005: Componentes cerâmicos. Parte 3: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação - Métodos de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15812- 1/2010: Alvenaria estrutural – Blocos cerâmicos. Parte 2: Execução. Rio de Janeiro: ABNT, 2010. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15961- 2/2011: Alvenaria estrutural – Blocos de concreto. Parte 2: Execução. Rio de Janeiro: ABNT, 2011. MOLEZA, Ze. Alvenaria de bloco cerâmico x bloco de concreto. Disponível em: P á g i n a | 46 <http://www.zemoleza.com.br/trabalho-academico/exatas/engenharia/alvenaria-de- bloco-ceramico-x-bloco-de-concreto-6>. Acesso em: 20 jan. 2018. CONCRETO, Casa. Vantagens dos blocos de concreto. Disponível em: <https://casadoconcreto.wordpress.com/2013/04/04/vantagens-dos-blocos-de concreto/>. Acesso em: 20 jan. 2018. COBEC. Os principais tipos de blocos estruturais de concreto. Disponível em: <http://cobec.com.br/os-principais-tipos-de-blocos-estruturais-de-concreto/>. Acesso em: 20 jan. 2018. CONCRETO, Clube. Como fazer um muro com blocos de. Disponível em: <http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/12/como-fazer-um-muro-com-blocos- de.html>. Acesso em: 20 jan. 2018. BERNADO, Flavio. Como é feito o Bloco Cerâmico estrutural. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=1OsbC708_5g>. Acesso em: 20 jan. 2018. BR, Ilocal. Saiba como são fabricados blocos de concreto. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=2Cshu4w-_NM>. Acesso em: 20 jan. 2018. AÍ, Programa Por. HAUS Arquitetura e Construção - Tema: Alvenaria Estrutural. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=X-F1I0QiBOg>. Acesso em: 20 jan. 2018. AULA 2 Exercícios Aqui serão apresentados exercícios para fixação dos conteúdos estudados. Resolva-os com atenção e em caso de dúvida comunique ao seu tutor. Mãos à obra! 1) Diferencie os termos “componente” e “elemento”. 2) Quais são os componentes básicos da alvenaria estrutural? Explique resumidamente as funções de cada um deles. 3) Conceitue a diferença entre área bruta e área líquida. 4) Dado o bloco apresentado na figura abaixo e suas dimensões, determine se o mesmo pode ser considerado como maciço ou vazado. 5) Algumas propriedades da argamassa, tanto no estado fresco como no endurecido, influem diretamente no seu comportamento quando aplicado à alvenaria. Explique-as, de acordo com o que foi abordado nessa aula. 6) Por que as normas limitam a resistência à compressão da argamassa de assentamento da alvenaria? P á g i n a | 48 7) Explique o que é o graute e onde ele é aplicado na alvenaria. 8) Quais são as funções das vergas e contravergas em uma edificação em alvenaria estrutural? 9) O que é o coxim e em quais situações ele é utilizado? 10) Dê um exemplo de situação na qual é necessário o uso de enrijecedores em paredes de alvenaria estrutural. Aspectos relacionados à modulação Aula 3 APRESENTAÇÃO DA AULA Nesta aula iremos estudar sobre o processo de modulação na elaboração de projetos de edificações, considerando as modulações horizontal e vertical. OBJETIVOS DA AULA Esperamos que, após o estudo do conteúdo desta aula, você seja capaz de: Compreender a importância da modulação no projeto; Aprender sobre as famílias de blocos existentes; Executar a modulação horizontal manual em uma planta baixa, de acordo com a amarração adotada e com as soluções para cantos e bordasapresentadas; Executar a modulação vertical manual, tendo em vista as características da parede e detalhes, como as aberturas. P á g i n a | 50 3 INTRODUÇÃO Um dos diferenciais em projetos de alvenaria estrutural é o uso da modulação, que provoca ganhos significativos em termos de racionalização. Modular as paredes portantes de um arranjo arquitetônico significa ajustar suas dimensões, tanto em planta como também nas elevações, de acordo com as medidas dos blocos adotados no projeto. Dessa forma, evita-se cortes necessários na execução das paredes e, consequentemente, o desperdício de material. No âmbito da alvenaria estrutural, os blocos são classificados em famílias, de acordo com a sua dimensão modular e as peças necessárias para ajustar a modulação da melhor forma possível. O comprimento e largura do bloco definem o módulo horizontal; já a altura define o vertical, adotado nas elevações. Portanto, antes de iniciarmos os nossos estudos sobre o dimensionamento dos elementos de alvenaria, é extremamente importante compreender o que é o processo de modulação e como este é desenvolvido. A modulação será a base para definir as propriedades geométricas dos painéis, a localização de eventuais juntas que podem existir na estrutura, além de representar aquilo que será executado na obra. Um foco maior será dado aos blocos de concreto, devido à sua maior utilização nas obras em alvenaria estrutural executada no país. No entanto, os mesmos conceitos podem ser aplicados aos blocos cerâmicos. 3.1 Conceitos básicos Famílias de blocos Antes de tratarmos especificamente da modulação, iremos abordar alguns conceitos importantes relacionados ao assunto, e que irão facilitar a elaboração de um projeto de modulação. Conforme dito anteriormente, a dimensão dos blocos adotados em um projeto de alvenaria está diretamente relacionada à modulação. A unidade será definida pelas suas três dimensões principais, sendo estas: altura, largura e comprimento (Fig. 3.1). P á g i n a | 51 Figura 3.1: Dimensões principais de uma unidade. Fonte: RAMALHO E CORRÊA (2003) Estas medidas irão determinar o padrão modular dos blocos. É necessário que as dimensões das paredes, em planta, sejam múltiplas da medida padrão dos blocos, ou seja, os módulos. Para cada dimensão modular, tem-se uma família de blocos que proporciona o ajuste adequado das unidades nos vãos. Na Tab. 3.1 são apresentadas as famílias de blocos de concreto especificadas pela NBR 6136 (ABNT, 2014) bem como as dimensões nominais de cada peça. Tabela 3.1: Dimensões nominais dos blocos de concreto. Fonte: ABNT (2014) P á g i n a | 52 Analisando a Tab. 3.1, observa-se que as dimensões nominais diferem das modulares: as nominais são as medidas reais dos blocos fabricados; as medidas modulares, por sua vez, já levam em consideração a espessura da junta de argamassa presente entre os blocos, adotada como 1 cm. Ou seja, se o bloco é da família 15x30, significa que ele apresenta comprimento real de 29 cm, sendo 1 cm correspondente à junta de argamassa. No Brasil, as modulações horizontais mais comuns são de 15 cm e 20 cm (M15 e M20, respectivamente). Dessa forma, os vãos dos cômodos devem ser múltiplos destes valores. Em relação ao módulo vertical, o valor comumente adotado é de 20 cm. Nas Fig. 3.2 e 3.3 são apresentados os blocos pertencentes às famílias 15x30 (M15) e 20x40 (M20). Figura 3.2: Família de blocos 15x30. Fonte: TAUIL E NESSE (2010) Figura 3.3: Família de blocos 20x40. Fonte: TAUIL E NESSE (2010) P á g i n a | 53 Eventualmente, é utilizada a família 15x40 (Fig. 3.4). No entanto, para fazer a amarração dos cantos e bordas de paredes é necessário a adoção de um bloco especial, pois a largura do bloco é diferente do seu módulo (20 cm). Figura 3.4: Família de blocos 15x40. Fonte: TAUIL E NESSE (2010) Confira também as dimensões nominais para blocos cerâmicos, consultando a norma ABNT NBR 15270-2: 2005 e faça uma comparação com as especificações para blocos de concreto. Amarração das paredes Outro aspecto que deve ser compreendido é o de amarração das paredes. Amarrar as paredes da estrutura significa vinculá-las de tal forma que possibilite a uniformização dos esforços atuantes, de modo a transmitir ações de uma parede para a outra. Assim, uma parede mais carregada pode ser aliviada, descarregando tensões em outra menos solicitada. Isso gera economia, uma vez Bloco especial P á g i n a | 54 que o preço do bloco está ligado à sua resistência, e esta é definida a partir da parede mais carregada do edifício. Nos projetos de alvenaria, é convencional adotar uma única resistência de blocos em um dado pavimento, para simplificar ao máximo o processo construtivo e evitar erros de execução. Existem dois tipos de amarração, a direta e a indireta. A amarração direta é feita com a sobreposição de blocos de uma parede na outra, ou seja, consiste no entrosamento alternado de fiadas (Fig. 3.5). Os possíveis esquemas de amarração direta em cantos e bordas depende da família de blocos adotada e, portanto, interfere no processo de modulação. Figura 3.5: Amarração direta. Fonte: TAUIL E NESSE (2010) Na amarração indireta, por sua vez, não ocorre a sobreposição de blocos, e as paredes são conectadas através de dispositivos auxiliares como telas e grampos de aço, conforme pode ser visto na Fig. 3.6. Figura 3.6: Amarração indireta com tela metálica e grampos de aço, respectivamente. Fonte: TAUIL E NESSE (2010) P á g i n a | 55 A adoção da amarração indireta não é recomendada, uma vez que não une completamente as paredes e, dessa forma, prejudica o comportamento estrutural do pavimento como um todo. A amarração direta é mais eficaz na transmissão de esforços, e aumenta a rigidez nos carregamentos laterais. 3.2 Modulação Importância e escolha da modulação a ser utilizada A modulação está estritamente ligada à racionalização e economia presentes em projetos de alvenaria estrutural. Se as dimensões da edificação não fossem moduladas, haveria necessidade de recorte dos blocos. No entanto, isso não pode ser feito no caso da alvenaria estrutural, o que levaria à utilização de enchimentos. Essa medida elevaria o custo da obra, devido à mão-de-obra, e reduziria a racionalização do sistema. Portanto, para garantir uma obra racionalizada, faz-se necessário que todas as dimensões sigam o módulo adotado. Em alguns casos, podem ser feitos ajustes, mas devem ser pontuais e em condições particulares. A escolha da dimensão modular é uma decisão importante durante o desenvolvimento de um projeto. Um parâmetro que deve ser considerado é o arranjo arquitetônico previamente concebido. Observando os vãos adotados pelo arquiteto, pode-se estabelecer a modulação horizontal que melhor se enquadra, lembrando sempre que as dimensões devem ser múltiplas do módulo. De certa forma, é desejável que a modulação escolhida cause o mínimo de alterações possível no projeto arquitetônico. No entanto, o principal parâmetro é a largura apresentada pelo bloco. Definida a largura, escolhe-se a família na qual o módulo horizontal seja múltiplo desta dimensão. É sempre ideal que o módulo horizontal seja igual ou múltiplo da largura, pois isso evita a necessidade de blocos especiais e a ocorrência de problemas comuns, principalmente nas soluções de cantos e bordas das paredes. Ou seja, esse procedimento de escolha, de modo geral, simplifica o processo de modular as paredesda edificação. Outro fator que ainda pode interferir é a disponibilidade dos blocos na região. Em alguns casos, as empresas próximas à obra não disponibilizam os blocos do módulo que seria o ideal, e não seria conveniente buscar em lugares mais distantes, devido ao preço do transporte. Então, opta-se por outra família de blocos, fazendo a modulação a partir dela. P á g i n a | 56 Em relação à modulação vertical, a questão é relativamente simples. O módulo vertical geralmente utilizado é o de 20 cm, que atende aos valores de pé- direito normalmente adotados. Caso o pé-direito, de piso a piso ou piso a teto, tenha uma medida não múltipla de 20 cm, existem blocos J ou compensadores que possibilitam esse ajuste, dando flexibilidade ao projeto. Maiores detalhes serão apresentados nos próximos itens. Lembre-se do conceito de racionalização na alvenaria estrutural, abordado na Aula 1. Se necessário, releia o conteúdo para seu melhor entendimento. Modulação horizontal Definido o módulo horizontal, pode-se iniciar o processo de modulação das paredes da edificação. Um processo manual simples é criar uma malha quadricular, de acordo com as dimensões do módulo escolhido, e dispor os blocos sobre essa malha. Ressalta-se que as dimensões reais dos blocos não são iguais ao módulo, mas sim diminuídas de 1, devido à junta de assentamento. Isso pode ser melhor visto na Fig. 3.7. Figura 3.7: Dimensões nominais e reais. Fonte: RAMALHO E CORRÊA (2003) P á g i n a | 57 Por exemplo, se o módulo horizontal adotado foi de 15x30 cm (largura de 15 cm), deve-se desenhar uma malha quadricular de 15x15 cm. Os blocos, no entanto, devem ter dimensões reais de 14 x 14 cm, 14 x 29 cm ou 14 x 44 cm. Assim, são definidas a modulação da primeira e segunda fiada da edificação. Essas fiadas são repetidas, alternadamente, até compor a altura total da parede. Portanto, basta definir as duas primeiras fiadas para estabelecer a modulação horizontal. Um detalhe importante a ser mencionado é a questão dos cantos e bordas, principalmente na adoção de blocos de concreto, que são os mais utilizados no Brasil. A disposição dos blocos nos encontros entre paredes depende da modulação horizontal definida. Módulo igual à largura: Quando o módulo é igual à largura, podem ser feitas as amarrações de acordo com os esquemas apresentados na Fig. 3.8. Nos cantos, são intercalados blocos inteiros ora na vertical, ora na horizontal. Nos encontros em “T”, são utilizados os blocos de 44 cm de largura (três vezes o módulo), como pode ser visto na imagem. Na ausência do bloco de três módulos, pode-se adotar a disposição mostrada na Fig. 3.9. Figura 3.8: Soluções para cantos e bordas de paredes (largura igual ao módulo). Fonte: RAMALHO E CORRÊA (2003) Figura 3.9: Solução para borda, na ausência do bloco de três módulos. Fonte: RAMALHO E CORRÊA (2003) P á g i n a | 58 Módulo e largura diferentes: No caso da largura diferente do módulo, como ocorre na família 15x40, faz-se necessário a utilização de blocos especiais nos cantos e bordas para fazer esse ajuste. Nestes blocos, um dos furos é adaptado com a dimensão da largura do bloco, e o outro furo possui dimensões normais. Tem- se, ainda, um bloco de três furos, cujo furo central sofre essa adaptação, mas que nem sempre está disponível no mercado. Na Fig. 3.10 são apresentadas as soluções possíveis para estes casos. Figura 3.10: Solução para cantos e bordas de paredes com adoção dos blocos especiais. Fonte: RAMALHO E CORRÊA (2003) É importante para o processo de modulação que as dimensões das aberturas (portas e janelas) também sejam moduladas, de acordo com a família de blocos adotada. Normalmente, a altura é múltipla de 20 cm, mas a largura pode variar se o módulo horizontal adotado for M15 ou M20. Esse assunto será tratado com maiores detalhes na Aula 5. Ex. 3.1.: Dada a planta arquitetônica apresentada abaixo, desenvolver a modulação horizontal pelo processo descrito neste item, elaborando as duas primeiras fiadas. Adotar módulo horizontal de 15 cm, e família de blocos 15x30 cm. Todas as medidas necessárias estão cotadas no desenho. P á g i n a | 59 Figura 3.11: Exemplo. Fonte: (EXEMPLO..., 2018) Resolução: Como a modulação a ser adotada é a de 15 cm, vamos criar uma malha quadriculada 15x15 cm. Figura 3.12: Resolução. Fonte: (RESOLUÇÃO..., 2018) P á g i n a | 60 Os blocos, em planta, vão apresentar as seguintes dimensões reais: Bloco inteiro: 14x29 cm Meio-bloco: 14x14 cm Bloco de três módulos: 14x44 cm Primeiro, vamos começar com a primeira fiada, solucionando os encontros das paredes (cantos). Devido à presença da porta, para ajustá-la, iremos utilizar peças de meio-bloco. Depois, iremos preencher o restante das paredes. Figura 3.13: Exemplo. Fonte: (EXEMPLO..., 2018) Agora, vamos proceder com a execução da segunda fiada. Os blocos devem ser intercalados, de modo que as juntas verticais de argamassa não sejam coincidentes, e sim estejam “amarradas”. Portanto, a solução dos cantos e, posteriormente, das paredes completas será a seguinte: Figura 3.14: Exemplo. Fonte: (EXEMPLO..., 2018) P á g i n a | 61 Nem sempre é possível fazer a amarração de todas as juntas verticais na modulação. Nesses casos, podem haver as chamadas “juntas à prumo”, ou seja, em determinado ponto as juntas verticais podem estar alinhadas. Essa situação deve ser evitada, exceto quando as dimensões das paredes forem tais que a norma exija a colocação destas juntas. Esse assunto será abordado com mais detalhes nas aulas subsequentes. Modulação vertical Existem dois tipos de modulação vertical a serem consideradas: de piso a teto, e de piso a piso. No primeiro caso, a medida do pé-direito não inclui a espessura da laje. Na última fiada das paredes externas são utilizados blocos J, no qual uma das paredes do bloco tem altura menor que a outra, como pode ser visto na Fig. 3.15. Esse bloco permite o ajuste da altura da laje. Já nas paredes internas pode-se aplicar blocos canaletas comuns, uma vez que a distância piso-teto é modulada. Caso os blocos J não estejam disponíveis, pode-se utilizar blocos canaletas comuns, e a concretagem da laje deve ser feita com uma forma auxiliar (Fig. 3.16). Figura 3.15: Modulação piso a teto. Fonte: RAMALHO E CORRÊA (2003) P á g i n a | 62 Figura 3.16: Modulação piso a teto com blocos canaletas comuns e forma auxiliar. Fonte: RAMALHO E CORRÊA (2003) No segundo caso, as paredes externas também terminam com blocos J, para acomodar a altura da laje. Nas externas, utilizam-se blocos canaleta compensadores, para ajustar a distância piso-piso não modulada (Fig. 3.17). Os blocos compensadores geralmente apresentam altura de 10 cm. Figura 3.17: Modulação piso a piso. Fonte: RAMALHO E CORRÊA (2003) A modulação vertical é vista através das elevações elaboradas no projeto. A elevação é uma vista das paredes, na qual são apresentados à disposição das fiadas e os vãos de aberturas. Na Fig. 3.18 é dado um exemplo de elevação feita em um projeto de alvenaria estrutural. O procedimento de execução da modulação é semelhante ao da horizontal, no entanto as dimensões da malha devem ser o módulo horizontal e vertical. Por exemplo, se o módulo horizontal é 15 cm, e o vertical 20 cm, os retângulos da malha devem ter medidas
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