ALVENARIA ESTRUTURAL

                 ALVENARIA ESTRUTURAL

Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná

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Construção Civil I ( TC-025)

Prof. José de Almendra Freitas Jr. freitasjose@terra.com.br

Processo construtivo que se caracteriza pelo uso de paredes como principal estrutura de suportedo edifício, dimensionadas através de cálculo racional.

Na Alvenaria Estrutural a parede desempenha um duplo papel: Vedação vertical e Suporte Estrutural.

Conceitos básicos:

Clube Park Santana, SP –4 torres 20 pavimentos em Alvenaria Estrutural, com blocos de concreto de 20 a 4 MPa –2007/2008

Obras sem pilares ou vigas convencionais.

ALVENARIA ESTRUTURAL Conceitos básicos:

Em estruturas convencionais, de concreto armado ou aço: as cargas são transferidas até as fundações através de elementos como pilares ou vigas.

Estruturas convencionais:

Ed. com estrutura em pré-moldados de concreto armado.

Estruturas de edifícios ALVENARIA ESTRUTURAL

Edifícios com estrutura em perfis de aço. Estruturas de edifícios

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ALVENARIA ESTRUTURAL Conceitos básicos:

As alvenarias são os elementos “portantes” das cargas até as fundações.

Alvenaria Estrutural:

ALVENARIA ESTRUTURAL Conceitos básicos:

Não existem pilares ou vigas convencionais.

Classificação das alvenarias :

Conceitos básicos:

Em um edifício em Alvenaria Estrutural nem todas as paredes são portantes.

Parede de alvenaria: •Alvenaria de vedação;

•Alvenaria resistente ou portante;

Alvenaria tradicional; Alvenaria Estrutural moderna.

de Vedação

Edifício com estrutura em concreto armado.

Estrutural

Edifício com Alvenaria Estrutural armada.

Alvenarias

• Alvenaria Armada: • (Reinforced Masonry)

• Alvenaria reforçada por um armadura passiva de fios, barras ou telas de aço, dimensionadas racionalmente para resistir a esforços atuantes.

Existem diferentes métodos de Alvenaria Estrutural:

• Alvenaria não armada: • (Structural Masonry)

•Alvenaria simples: componentes + argamassa

ALVENARIA ESTRUTURAL Existem diferentes métodos de Alvenaria Estrutural:

• Alvenaria parcialmente armada:

Alvenaria que incorpora uma armadura mínima em sua seção, por motivos construtivos (evitar fissuras por movimentações internas, evitar ruptura frágil, etc.) e que não é considerada no dimensionamento.

• Alvenaria Protendida:

Alvenaria reforçada por uma armadura ativa (prétensionada) que submete a alvenaria à tensões de compressão.

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Principal técnica estrutural até o início do século X.

Vários exemplos na história da humanidade.

Construções Sumérias;

Egípcias; Romanas; Grandes catedrais européias medievais.

Histórico

Basílica de Maxentius e Constantino

Pirâmides de Gisé Egito, 2.0 AC

Histórico

Coliseu Roma, 82 DC

Histórico ALVENARIA ESTRUTURAL

Basílica de Santa Sofia

Istambul, Turquia, 532 a 537 DC

Catedral de Milão, Itália, 1386 a 1887

Histórico

Catedral de Notre Dame, Paris, construída nos séculos 13 e 14.

Histórico ALVENARIA ESTRUTURAL

Histórico

Apesar do surgimento de teorias matemáticas sobre o comportamento dos elementos estruturais:

• Aristóteles e Da Vinci – ARCOS;

• Euler – COLUNAS.

Estruturas são projetadas empiricamente: • Técnicas passadas de geração para geração;

• Avanços com base na experiência anterior;

• Isso ocorre até os dias atuais. (Franco, L. S., 2004)

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ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

Exemplomaismarcante:MONADNOCK BUILDING • Chicago construído entre 1889 e 1891;

• 16 andares ou 65 metros de altura;

• Paredes com 1,80 m de espessura no térreo !!!

( F r a n c o,

ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

Histórico

•Surge o Concreto Armado; •Evolução da siderurgia;

•Pesquisas são concentradas nestes novos materiais;

•Inicia-se uma “Nova Arquitetura”;

•A alvenaria estrutural passou a ser “não técnica”.

Início do século X

Ed. Martinelli, São Paulo, 1922/29, estrutura em concreto armado. 120 m

Empire States Building, NY, 1929.

( F r a n c o,

ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

•Proibição da alvenaria simples na Califórnia;

•Proibição posteriormente difundida pelos demais códigos de construção dos EUA;

•Influência indireta nas construções no Brasil.

1933 terremoto de Long Beach (Califórnia)(Franco, L. S., 2004)

ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

•Paul Haller com base em ensaios e pesquisas na Universidade, projeta e constrói na Basiléia (Suíça) um edifício em alvenaria simples (não armada);

•Paredes de 0, 375 m de espessura;

•Evidencia as vantagens da construção em alvenaria.

1951 Marco inicial da “MODERNA ALVENARIA ESTRUTURAL”

ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

•Intensificação das pesquisas na área;

•Criação de teorias fundamentadas em extensas bases experimentais;

•Esforços de Engenheiros e projetistas em grandes realizações em alvenaria;

•Progressos na fabricação de materiais;

•Progressos nas técnicas de execução.

A partir dos anos 60 ocorre a disseminação da alvenaria estrutural:

(Franco, L. S., 2004) Ensaio de compressão de parede

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ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

1967 –1º IBMAC (International Brick Masonry Conference):

•Tecnologia reconhecida como de dimensionamento racional e preciso;

•Hoje são construídos edifícios de até 2 pavimentos;

•Se o Monadnock fosse projetado hoje, ele possuiria paredes de 30 cm na sua base.

ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

1966 – Foi introduzida a Alvenaria Estrutural: • “Central Parque da Lapa”;

• São Paulo, 1972 - 4 edifícios de 12 pavimentos;

Início dos anos 70: • Fabricação de blocos sílico-calcários;

• Utilização da alvenaria não armada;

• Ed. com 13 pavimentos emAlphaville.

No Brasil:

ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

•Fabricação de blocos cerâmicos próprios para A. E.;

•No início dos anos 80a A. E. é disseminada com a construção dos conjuntos Habitacionais;

•Reconhecida como processo construtivo bastante eficiente e racional;

•Existe ainda uma grande lacuna, principalmente na técnica de construção;

•Manifestações patológicas são comuns;

•Considerada como processo para “baixa renda”.

No Brasil:

Histórico Araras, SP.

Recife, PE.

Histórico Início dos anos 90:

• Esforço de normalização;

• Início do desenvolvimento tecnológico no país;

• Formação de novos centros de pesquisa;

• Disseminação na produção de edifícios de padrão médio.

No Brasil:

( F r a n c o,

Ensaio de compressão de prisma

ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

Ensaio de compressão de parede

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ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

Pesquisas EPUSP

Histórico

Importância histórica: •Retomada de crescimento constante desde a década de 60;

•Produção mundial: 400 bilhões de unidades;

•Principal processo construtivo para edifícios de pequena altura em todo o mundo. (Franco, L. S., 2004)

ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

Disseminação na produção de edifícios de padrão médio;

•AlvenariaArmada até 24 pavimentos;

•Alvenaria Não Armada até 13 pavimentos;

•Outros usos:

Muros de arrimo; Caixas d’água; Alvenaria protendida.

Histórico

Felice Condomínio –Curitiba, 2007/2010

NORCONSIL -14 pavimentos

Histórico Felice Condomínio –Curitiba, 2007/2010

NORCONSIL -14 pavimentos

ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

Muros de arrimo

Desenvolvimentode outros usos:

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ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

Muros de arrimo Desenvolvimentode outros usos:

ALVENARIA ESTRUTURAL SERVIÇOS Desenvolvimentode outros usos:

Alvenaria protendida

Histórico

ALVENARIA ESTRUTURAL Histórico

Piscinas e caixas dágua

Desenvolvimentode outros usos: ALVENARIA ESTRUTURAL

Histórico

Mundialmente: • Grandes realizações;

• Normalização em constante evolução;

• Aplicação a diferentes tipos de obras;

• Explora-se todo o potencial da alvenaria. ( F r a n c o,

Ensaio de compressão de bloco

ALVENARIA ESTRUTURAL x

Estrutura em C. A. com elevações não estruturais

Alvenaria Estrutural:

Estrutura em blocos de concreto ou cerâmicos próprios p/ A. E.; Lajes em concreto armado convencional ou pré-moldado; Revestimento interno c/ pasta de gesso (e= ±1 cm); Revestimento externo c/ argamassa de cal, cimento+areia (e= ±2 cm).

Revestimento interno com gesso.

Não necessita mais acabamentos, pode-se aplicar direto a pintura.

ALVENARIA ESTRUTURAL x

Estrutura em C. A. com elevações não estruturais

Estruturado em concreto armado:

Lajes em concreto armado convencional ou pré-moldado; Elevações em tijolos cerâmicos comuns de 6 furos;

Revest. interno c/ argamassa de cal, cimento+areia (e= ±2,5 cm); Revestimento externo c/ argamassa de cal, cimento+areia (e= ±4 cm).

Revestimento com argamassa de areia e cimento.

Necessita de acabamentos mais finos como o cal fino e a massa corrida antes da pintura.

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ALVENARIA ESTRUTURAL x

Estrutura em C. A. com elevações não estruturais

Estruturado por alvenaria estrutural: • Custo mais baixo da solução, até 20%;

• Maior racionalidade na construção;

• Vãos máximos da ordem de 4 a 5 metros;

• Pé direito limitado (flambagem das paredes);

• Não podem sofrer reformas que removam paredes estruturais.

Estruturadoem concreto armado: • Maior flexibilidade arquitetônica;

• Edifícios de maior altura;

• Mais fácil compatibilizar térreo, pilotis e subsolos para garagem.

ALVENARIA ESTRUTURAL x

Estrutura em C. A. com elevações não estruturais

Estruturado por alvenaria estrutural:

• Blocos de concreto tem maior condutibilidade térmica; • Blocos de concreto – modulações horizontais de 20 cm;

• Blocos cerâmicos – modulações horizontais de 15 cm;

• Modulações verticais de 20 cm;

• Devido ao revestimento pouco espesso, há dificuldade em fixar pregos e parafusos;

ALVENARIA ESTRUTURAL Ações sobre o edifício:

Permanentes:

Caixa dágua,

Peso próprio da estrutura; Pisos; Revestimentos; Vedações;

Acidentais:

Cargas de utilização (res. 200 kg/m2); Ação do vento.

Cargas

Ações sobre o edifício:Cargas verticais

As cargas verticais aplicadas sobre as lajes são somadas e distribuídas pelas paredes relativamente as suas áreas de influência.

Cargas sobre as lajes: •Peso próprio da laje;

• Pisos;

• Revestimentos;

•Paredes de vedação;

•Cargas de útilização Residencial 200 kg/m2.

ALVENARIA ESTRUTURAL Ações sobre o edifício:

As cargas verticais são transferidas para as fundações através dos elementos da Alvenaria Estrutural:

•Paredes portantes;

• Vergas;

• Pilastras.

Estas cargas são distribuídas ao longo do comprimento das paredes portantes.

Cargas concentradas maiores, (ex. caixas dágua), podem ser suportadas por pilastras.

Cargas verticais

As cargas das lajes, somadas ao peso das elevações, vergas, etc. formam as cargas verticais.

ALVENARIA ESTRUTURAL Ações sobre o edifício:

Para melhor representar a distribuição das cargas verticais pelas alvenarias, utiliza-se critérios de uniformizaçãode cargas devido a:

•Interação entre grupos de paredes;

•Uniformização de cargas trecho a trecho.

Cargas verticais

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ALVENARIA ESTRUTURAL Ações sobre o edifício:

As cargas horizontais devido ao efeito do vento são transformadas pela estrutura em ações verticais e também transferidas para as fundações.

Efeito do vento

As ações são distribuídas pelas fundações conforme a geometria da planta.

ALVENARIA ESTRUTURAL Ações sobre o edifício:

Existem modelos matemáticos simples e complexos para calcular a transformação dos esforços horizontais em verticais.

Efeito do vento

Os modelos complexos são mais precisos mas mais difíceis de montar e analisar.

O vento pode causar tração nas alvenarias, exigindo armaduras para resistir a este esforço.

•Técnica executiva simplificada; • Materiais e equipamentos próprios;

• Facilidade de treinamento – profissionalização;

• Facilidade de controle;

• Menor diversidade de materiais e mão-de-obra;

• Grande potencial de redução de custos.

A Alvenaria Estrutural é uma técnica racionalizada:

( F r a n c o,

Materiais e equipamentos próprios TÉCNICA RACIONALIZADA:

Bloco de concreto próprio para paredes portantes.Régua de nível

Tecnologia abrange: estrutura, elevações, revestimentos e instalações.

Principais Vantagens da Alvenaria Estrutural: • Excelente Flexibilidade e Versatilidade;

• Flexibilidade no planejamento de execução de obras;

• Facilidade de integração com os outros subsistemas.

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A A. E. não admite improvisações do tipo

Desvantagens da Alvenaria Estrutural: • “Depois tira na massa”;

• Faz e quebra;

Alvenaria Estrutural com blocos de concreto próprios.

Alvenaria Estrutural com blocos cerâmicos próprios.

Desvantagens da Alvenaria Estrutural: • Condiciona a arquitetura;

• Inibe a destinação dos edifícios;

• Restringe a possibilidade de mudanças.

Desvantagens da Alvenaria Estrutural:

• Para se conseguir as vantagens é necessário que se encare de forma sistêmica:

PROJETOmodulado; PROJETObem estudado e elaborado; MATERIAIScom qualidade assegurada; Mão-de-obra TREINADAe supervisionada; Obra organizada e PLANEJADA.

Modulação da Alvenaria

Planta com dimensões moduladas pelas unidades dos blocos

As duas primeiras fiadas de blocos devem ser projetadas, bloco a bloco.

As instalações correm por dentro dos blocos.

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ESTRUTURAL Modulação da

Alvenaria

Os projetos em Alvenaria Estrutural devem conter em planta desenhos detalhados dos blocos individualmente obrigatoriamente para a 1a e 2a fiadas.

Cada parede portante deve ter desenhada sua elevação com cada bloco individual, assim como vergas pré-moldadas, blocos grauteados e armaduras.

ALVENARIA ESTRUTURAL Modulação da Alvenaria

Projetos em planta e em elevações.

Blocos de concreto: Famílias:

Família 29 (cm)

Família 39 (cm)

Blocos cerâmicos: Famílias:

Blocos cerâmicos: Famílias:

Família 39 (cm)

Encontros da família 29 (espessura 14 cm)

Encontros da família 39 (espessura 14 cm)

Modulação da Alvenaria -Encontros

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Modulação da Alvenaria -Encontros Família 39 (espessura 19 cm)

Modulação da Alvenaria -Encontros Família 39 (espessura 14 cm)

Modulação da Alvenaria -Encontros Família 39 (espessura 14 cm)

Encontro e canto com junta amarrada

Bloco 54 Bloco 34

Modulação da Alvenaria -Encontros Quando não há a amarração dos blocos

Modulação da Alvenaria -Encontros Quando não há a amarração dos blocos

Canto Modulação da Alvenaria -Encontros

Encontro

Quando não há a amarração dos blocos Encontro e canto com junta a prumo grampeados

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ALVENARIA ESTRUTURAL Modulação da Alvenaria -Encontros

Amarração com tela Paredes estruturais c/ paredes de vedação

ALVENARIA ESTRUTURAL Ligação Alvenaria / Laje

Laje externamente nãoaparente -Bloco “J” Paredes externas

ALVENARIA ESTRUTURAL Ligação Alvenaria / Laje

Laje externamente aparente -Bloco canaleta Paredes externas

Ligação Alvenaria / Laje Paredes externas

Laje pré-moldada

Alveolar c/ bloco canaleta

Ligação Alvenaria / Laje

Laje maciça c/ bloco “J”

ALVENARIA ESTRUTURAL Ligação Alvenaria / Laje

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Ligação Alvenaria / Laje Modulação da Alvenaria

Lajes com bloco “J” e bloco compensador.

Lajes direto sobre o bloco canaleta.

Argamassa de assentamento

É o elo de ligação entre as unidades de alvenaria. Normalmente: Cimento + Cal + Areia + Água Objetivos da argamassa de assentamento: •Solidarizar as unidades transferindo as tensões;

•Distribuir as cargas uniformemente na parede;

•Compensar irregularidades entre as unidades;

•Selar juntas contra a entrada de água e vento.

Blocos de Concreto: • Largamente empregado;

• Vários fornecedores;

•Único com NBR para cálculo de alvenaria estrutural;

•Boa resistência à compressão, de 4,5 MPa a mais de 16 MPa;

•Mais pesado que os de cerâmica;

•Isolamento térmico inferior aos de cerâmica.

ALVENARIA ESTRUTURAL Blocos Cerâmicos:

•Material mais leve que o concreto (até 40%); •Melhor isolamento térmico que os de concreto;

•Não alcança resistência à compressão similar com a mesma geometria dos blocos.

•Edifício mais alto c/ bl. cerâmicos no Brasil tem 8 pavimentos;

•Pior aderência c/ argamassas de assentamento e revestimento.

Blocos Sílico-calcário:

•Apenas um fornecedor no mercado nacional; •Mistura de areia silicosae cal virgem, autoclavados;

•Bastante utilizados na Europa;

•No Brasil: Blocos vazados p/ alvenaria armada de 6 MPa;

Blocos maciços para não-armada de 10 MPa; •É mais pesado que o bloco cerâmico;

•Maior isolamento térmico.

Construção Civil I ALVENARIA ESTRUTURAL

•PCC 2515 –Alvenaria Estrutural –Apresentações Escola Politécnica da USP –Prof. Luiz Sérgio Franco, 2004.

•ALVENARIA ARMADA –Arq. Carlos Alberto Tauil, Eng. Cid Luiz Racca, 4ª edição, PROJETO EDITORES, 1988.

•ALVENARIA COM BLOCOS DE CONCRETO –Prática Recomendada 1 a 5 –ABCP, 2004.

•EXECUÇÃO E E EQUIPAMENTOS PARA ALVENARIA ESTRUTURAL, Sydney Furlan, 2005.

•ALVENARIA ESTRUTURAL, Prof. Sílvia Maria Baptista Kalil, PUCRS, 2007.

•ALVENARIA ESTRUTURAL COM BLOCOS DE CONCRETO –ENSAIOS, Eng. Marcus Daniel F. dos Santos, ABCP, 2009.