A finalidade deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, através da utilização da linguagem de programação AutoLISP, de programa computacional relacionado à etapa de projeto de edifícios em alvenaria. O programa, intitulado ALVPLUS, auxilia nas atividades de modulação das alvenarias, geração automática de elevações e inserção de detalhes relacionados à alvenaria estrutural como disposições construtivas, armaduras, quantitativos de materiais e legendas, dispostos em arquivos eletrônicos do seu banco de dados. Além disso, discute-se os parâmetros associados à implementação da racionalização construtiva, considerando a compatibilização entre o projeto estrutural e os demais projetos (arquitetônico, instalações, entre outros). A utilização deste programa propicia o aumento da produtividade e da padronização dos projetos de alvenarias, assim como o aumento da qualidade e entendimento desses projetos. / This work's purpose is to present the development of software related to the stage of masonry's building design, through the use of the programming language AutoLISP. The software, entitled ALVPLUS, aids in the activities of masonries' modulation, automatic generation of elevations and insertion of details related to the structural masonry as constructive dispositions, armors, materials quantification and legends, available in its database. Besides, it's discussed the parameters associated to the implementation of the constructive rationalization, considering the compatibility between the structural designs and the other projects (architectural, installations, among others). The use of this software propitiates the productivity's increase and the standardization of the masonries' projects, as well as the increase of the quality and understanding of those projects.

A norma que prescreve o cálculo de alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto, NBR 10837:1989, encontra-se em fase de revisão, sendo que a principal alteração é a introdução do método dos estados limites no dimensionamento e na verificação dos elementos de alvenaria. Neste trabalho, estudam-se duas normas para alvenaria, a NBR 10837:1989 e EC 6:1996, e o texto proposto para revisão da NBR 10837. A escolha do EC 6:1996 se deu pela sua importância em relação à comunidade européia e porque muitas das prescrições contidas nessa norma foram adaptadas para o texto de revisão da NBR 10837. Quando necessárias, são realizadas comparações entre as duas normas e o texto de revisão, com o intuito de auxiliar no entendimento das implicações que a mudança de abordagem causará. Vários exemplos que simulam situações típicas de projeto, como compressão simples, flexão e cisalhamento, são apresentados. Com a variação dos diversos parâmetros envolvidos no dimensionamento dos elementos de alvenaria, é possível a elaboração de gráficos e ábacos. Desta forma consegue-se englobar uma grande variedade de situações, e a comparação entre as respostas obtidas com cada uma das normas e com o texto de revisão torna-se bem mais simples e precisa. Pretende-se, com este trabalho, contribuir para a introdução do método dos estados limites na norma de cálculo de alvenaria estrutural, bem como avaliar as mais importantes adaptações propostas. / The code that regulates the design of concrete blockwork structural masonry, NBR 10837:1989, is under revision phase. The main change is the introduction of limit state method for the design and verification of masonry elements. In this work, two masonry codes (NBR 10837:1989 and EC 6:1996) and a proposed revised text for the NBR 10837 are studied. The choice for EC 6:1996 is justified by its importance to european community and because many clauses of the revised text are adapted from that code. When necessary, comparisons between the two codes and revised text are carried out, to help the understanding of the changes implications. Some examples, that simulate typical design situation, such as axial compression, bending and shear are presented. A parametric study on the masonry elements design is carried out, allowing for the elaboration of graphs and abacus. Thus, various situations are explored, showing different results corresponding to each one of the codes and the revision text, in order to clarify the comparisons. The general aim of this work is help the introduction of the limit state method in the masonry code, and to evaluate the most important changes in the proposed revised text of the brazilian code.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de um componente construtivo para alvenaria estrutural, utilizando o resíduo industrial escória de aciaria elétrica como matéria-prima em substituição a todos os agregados naturais. Para desenvolver este componente, inicialmente foram verificadas suas propriedades físicas, químicas e toxidade, para caracterizar o material e estabelecer metodologias de dosagens dos agregados. Nos ensaios para estabelecer dosagem, foi constatado que a matriz cimentícia estava contaminada, requerendo redução da fração de cimento para assegurar que o composto atendesse os parâmetros normativos ambientais. Uma linha experimental de fabricação foi implantada no laboratório para verificar a viabilidade técnica e econômica da industrialização das peças do componente construtivo. Foi observado que os custos de produção do novo componente são inferiores aos das unidades comumente produzidas no mercado. As propriedades físicas, mecânicas, dimensionais, de absorção de água e de retração das unidades de alvenarias ensaiadas com o componente construtivo demostraram desempenho satisfatório e viável para utilização em alvenaria estrutural. Uma vez que não existem parâmetros normativos específicos para o uso desta matéria-prima, foram utilizados os requisitos normativos de blocos de concreto como referência. O desempenho do novo componente de alvenaria, enquanto sistema construtivo, foi avaliado em aplicação experimental piloto, com resultados satisfatórios em relação ao processo de montagem das peças intertravadas, à viabilidade de automação da etapa de alvenaria, à relação de interface do componente construtivo com materiais de construção existentes no mercado, e ao seu desempenho térmico, estrutural e de estanqueidade. Os resultados permitem concluir que é viável a aplicação do resíduo de escória de aciaria como agregado em componentes construtivos de alvenaria estrutural. / This thesis describes the development of a constructive component for structural masonry, using the industrial residue slag of electrical steel shops as raw material, replacing all natural aggregates. To develop such component, its physical and chemical properties, as well as its toxicity, were verified, aiming at characterizing the material and establish methods to calculate the dosage of the aggregates proportion in the mixture. In the tests to define the dosage, it was found that the cement matrix itself was contamined, requiring decreasing its fraction to ensure the mixture was in accordance to environmental parameters. An experimental facility was installed at the laboratory, aiming at verifying the technical and economical feasibility of masonry parts manufactured with the component. It was observed lower costs compared with typically available parts. The properties of the masonry parts, such as physical, mechanical, dimensional, water absorption and retraction, were tested, with satisfactory performance results. Once there are no specific parameters to be applied to this particular raw material, it was used technical standards applied to regular concrete blocks. The performance of the new masonry component, as a constructive system, was evaluated in pilot application, with satisfactory results in terms of assembly of interlocked parts, masonry stage automation, interface with typical materials, as well as its termal, structural and leaking properties. The overall results allow the conclusion that using slag of electrical steel shops as aggregated raw material of masonry components are viable.

The main purpose of this thesis is to evaluate the behavior of clay prisms grouted, partially grouted and ungrouted under compression loads in order to analyze the influence and performance of the grout, as well as to seek how to optimize its applicability. For that, testing was done with different grouts and grouting ratios. The testing was done in 120 prisms under simple axial compression load, where sets of prisms had two different types of mortar (A1 and A2), three different grouts (G1, G2 e G3) and four different ratios of grouted cavities (0%, 33%, 66% e 100%). For this testing, all the materials and components were previously characterized. Based on experimental data, the analysis of the results was done taking into account the different sets of prisms grouping them according to their mortar, grout and grouting ratio. The variance analysis for the sample was done in order to prove the existence of significant differences among the various group combinations. It was also performed a comparison among the data found and results gathered by other researchers. Another investigation was done regarding the fracture behavior of prisms and the influence of interactions among block, mortar and grout was observed. Through the analysis of the results, some of the conclusions regarding the behavior of prisms were: the importance of the mortar s strength for the compression strength of the prisms; the increase in the strength of the grout does not indicate a significant increase in the prisms strength; the significant increase in the prisms strength is noticed only when the totality of the prisms cavities are grouted. Overall, the use of masonry walls with partially grouted cavities is efficient if properly used. For that, the types of grout and mortar must be suitable to and in accordance with the mechanical behavior of the blocks used. / Este trabalho tem como objetivo principal avaliar o comportamento de prismas de blocos cerâmicos grauteados, parcialmente grauteados e não-grauteados sob a ação de cargas de compressão para que se possa analisar a influência e o desempenho do graute e buscar sua otimização. Para tanto, foram realizados ensaios experimentais de prismas com diferentes tipos de grautes e porcentagens de grauteamento. O método de pesquisa compreendeu o ensaio de compressão axial simples de 120 prismas contrafiados de blocos cerâmicos com a utilização de dois tipos de argamassa (A1 e A2), três tipos de grautes (G1, G2 e G3) e quatro diferentes porcentagens de células grauteadas (0%, 33%, 66% e 100%), onde todos os materiais e componentes empregados foram previamente caracterizados. Com base nos dados experimentais foi realizada uma análise dos resultados obtidos, por tipo de argamassa, tipo de graute e porcentagem de grauteamento utilizados. Para comprovar a existência de diferenças significativas entre as várias combinações de prismas ensaiados, foi feita a análise de variância da amostra ensaiada. De posse destes resultados, foram feitas comparações com resultados obtidos por outros autores. Também observou-se, neste trabalho, os modos de ruptura dos prismas e foi constatada a influência das interações entre bloco, argamassa e graute neste comportamento. Através da análise dos resultados pôde-se chegar a conclusões sobre o comportamento dos prismas, como: a importância da resistência da argamassa na resistência à compressão dos prismas; um aumento não significativo de resistência dos prismas ao aumentar a resistência do graute; e um ganho efetivo de resistência dos prismas somente ao terem a totalidade de suas células grauteadas. De modo geral, conclui-se que a utilização do grauteamento parcial em painéis de alvenaria é eficiente desde que seja utilizado de forma adequada, havendo compatibilização da dosagem de traços de grautes e argamassas com as características mecânicas dos blocos utilizados.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-19T15:13:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese completa - com FICHA CATALOGRÁFICA - 13-11-15.docx.pdf: 12354706 bytes, checksum: ca0e4da17bca37b3d26461335b9c9552 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-19T15:13:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese completa - com FICHA CATALOGRÁFICA - 13-11-15.docx.pdf: 12354706 bytes, checksum: ca0e4da17bca37b3d26461335b9c9552 (MD5) Previous issue date: 2015-11-15 / Estima-se a existência, desde a década de 1960, de milhares de edifícios de alvenarias de vedação com função estrutural na Região Metropolitana do Recife (RMR). Esses prédios tipo “caixão” foram concebidos, em sua maioria, com blocos cerâmicos com furos na horizontal e possuem até quatro pavimentos. Verifica-se que essas paredes não apresentam requisitos técnicos e desempenho necessários para serem considerados estruturais, de tal forma que o cálculo da resistência à compressão mostra insuficiência na capacidade de suporte, por conseguinte, não atendem a critérios normativos. Portanto, observam-se elevados níveis de patologias e envelhecimento precoce, onde a relação entre o número de acidentes e o número de edificações existentes apresenta probabilidade de falha de aproximadamente 1:500, bem acima do nível aceitável quando envolve a segurança de vidas humanas que é de 1:10.000. Ocorreram 12 desabamentos desses prédios nos últimos 30 anos na RMR, causando 12 mortes. Assim, torna-se importante apresentar um modelo de reforço para estas edificações, especialmente quando se considera que nesses prédios residem cerca de 250.000 pessoas. Este trabalho tem por objetivo avaliar o reforço com argamassa armada e adição de metacaulim na resistência compressiva, ductilidade e durabilidade. Moldaram-se prismas de amostras sem e com reforço sobre substrato sem revestimento e revestido. O reforço foi constituído por capa de argamassa com tela de aço nas duas faces interligadas por conectores de aço e adição de 15% de metacaulim, adicionado por substituição de parte de cimento e adição simples, com traços em volume: 1:1:6:1,5 e 1:0,5:4,5:1,5 (cimento, cal, areia, relação água/cimento). Concluiu-se diante dos ensaios que o reforço proposto contribui substancialmente na resistência à compressão (considerando o fator redutor devido efeito de flambagem) e na forma de ruptura, fornecendo ductilidade (deformação plástica e tenacidade), bem como a metacaulim contribui para a durabilidade, visto em ensaios próprios específicos (resistência mecânica, módulo de elasticidade, velocidade de propagação da onda ultrassônica, absorção por imersão e ensaios acelerados de carbonatação e cloretos). / In Recife Metropolitan Region (RMR), there are thousands of buildings made of non-structural masonry dating from the 1960s, however performing as structural masonry. These four-floor buildings best known as “caixão” were mostly conceived with ceramic bricks horizontally perforated. This kind of masonry does not supply technical requirements and does not perform appropriately to be considered structural. It does not fulfill normative criteria because structural calculus shows that its resistance to compression does not suffice. This consequently leads to high levels of pathologies and premature aging of buildings. The relationship between the quantity of “caixão” buildings in RMR and the number of accidents they are involved in indicates that the probability of failure is about 1:500. This rate is much above the acceptable standard of 1:10.000 concerning human lives safety. Over the past thirty years, 12 “caixão” buildings tumbled down in RMR, causing 12 deaths. It is, thus, relevant to develop a solution for reinforcing these buildings, where approximately 250.000 people live. This study aims to evaluate the use of reinforced mortar and metakaolin addition for reinforcing masonry in order to increase its resistance to compression, ductility and durability. In this research, we shaped sample prisms with and without reinforcement on both mortar and non-mortar substratum. The reinforcement consisted of a layer of mortar with a steel lattice on both faces connected by steel connectors as well as addition of 15% of metakaolin, partly replaced with cement by pure addition, following the volume proportions of 1:1:6:1,5 and 1:0,5:4,5:1,5 (cement, lime, sand, water/cement relation). Conclusively, our proposal substantially increased the masonry resistance to compression, considering the reduction factor due to the buckling effect, providing it with ductility, that is, plastic deformation and tenacity. Additionally, we found that the metakaolin contributes to masonry durability by doing specific experiments of mechanical resistance, elasticity modulus, ultrasound, and absorption by immersion as well as accelerated experiments of carbonation and chlorides.

A norma que prescreve o cálculo de alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto, NBR 10837:1989, encontra-se em fase de revisão, sendo que a principal alteração é a introdução do método dos estados limites no dimensionamento e na verificação dos elementos de alvenaria. Neste trabalho, estudam-se duas normas para alvenaria, a NBR 10837:1989 e EC 6:1996, e o texto proposto para revisão da NBR 10837. A escolha do EC 6:1996 se deu pela sua importância em relação à comunidade européia e porque muitas das prescrições contidas nessa norma foram adaptadas para o texto de revisão da NBR 10837. Quando necessárias, são realizadas comparações entre as duas normas e o texto de revisão, com o intuito de auxiliar no entendimento das implicações que a mudança de abordagem causará. Vários exemplos que simulam situações típicas de projeto, como compressão simples, flexão e cisalhamento, são apresentados. Com a variação dos diversos parâmetros envolvidos no dimensionamento dos elementos de alvenaria, é possível a elaboração de gráficos e ábacos. Desta forma consegue-se englobar uma grande variedade de situações, e a comparação entre as respostas obtidas com cada uma das normas e com o texto de revisão torna-se bem mais simples e precisa. Pretende-se, com este trabalho, contribuir para a introdução do método dos estados limites na norma de cálculo de alvenaria estrutural, bem como avaliar as mais importantes adaptações propostas. / The code that regulates the design of concrete blockwork structural masonry, NBR 10837:1989, is under revision phase. The main change is the introduction of limit state method for the design and verification of masonry elements. In this work, two masonry codes (NBR 10837:1989 and EC 6:1996) and a proposed revised text for the NBR 10837 are studied. The choice for EC 6:1996 is justified by its importance to european community and because many clauses of the revised text are adapted from that code. When necessary, comparisons between the two codes and revised text are carried out, to help the understanding of the changes implications. Some examples, that simulate typical design situation, such as axial compression, bending and shear are presented. A parametric study on the masonry elements design is carried out, allowing for the elaboration of graphs and abacus. Thus, various situations are explored, showing different results corresponding to each one of the codes and the revision text, in order to clarify the comparisons. The general aim of this work is help the introduction of the limit state method in the masonry code, and to evaluate the most important changes in the proposed revised text of the brazilian code.

Neste trabalho são discutidos os aspectos referentes à análise não-linear física de painéis de contraventamento em alvenaria estrutural. O objetivo foi a obtenção de coeficientes a serem aplicados ao produto de rigidez à flexão (EI) para a consideração da não-linearidade física de forma simplificada. As estruturas foram analisadas de forma paramétrica através de um modelo de elementos finitos lineares (pórtico plano), com a utilização de duas diferentes taxas de armaduras para uma combinação de ação horizontal e vertical aplicada. A ação horizontal limitou o deslocamento do topo do painel em H/3500, nas análises lineares. A ação vertical simulou a reação de uma laje com peso próprio e sobrecargas de utilização. A alvenaria foi considerada como um meio contínuo e homogêneo (macro-modelos). Foi apresentada uma metodologia para a obtenção do coeficiente de rigidez à flexão para ser aplicado nas análises lineares e simular o efeito da não-linearidade física. Os valores do coeficiente de redução do produto de rigidez à flexão apresentaram-se muito baixos, com uma variação de 0,1 a 0,4, sugerindo a verificação do modelo matemático bem como do programa utilizado nas análises. / This study deals with aspects related to the nonlinear analysis of physical shear walls in masonry. The objective was to obtain coefficients to be applied to the product of bendind stiffness (EI) for considering physically nonlinear behavior in a simplified analysis. The structures were analyzed usig a parametric finit element model using linear elements (plane frame), with two different reinforcement ratios for one combination of horizontal and vertical actions. The horizontal action limited de top displacement of the shear wall in H/3500. The vertical loads simulated the reaction of a slab with self-weight and burdens of use. The masonry was considered as a means continuous and homogeneous (Macro-models). Was presented a methodology for obtaining the coefficient of bending stiffness to be applied in linear analysis and simulate the effect of non-linearity. The coefficient of reduction product of bending stiffness were very low, with a variation of 0.1 to 0.4, suggesting the verification of mathematical model and the program used in the analysis.

A presente tese versa sobre ampla investigação em torno da distribuição das ações verticais entre paredes de alvenaria estrutural dentro de um edifício. O edifício foi caracterizado como pertencente ao sistema complexo de paredes, o qual é de uso mais comum no Brasil. Desenvolveu-se análise numérica no edifício, com objetivo de predizer o comportamento na análise experimental, assim como na comparação entre os próprios modelos numéricos. Serviu de modelo experimental um edifício em escala real, o qual foi monitorado, durante sua execução e depois dela, com ensaio de prova de carga. Realizou-se monitoramento mediante uso de unidades especiais de alvenaria instrumentadas para se converterem em células de carga, nas quais as tensões em cada ponto de análise puderam ser determinadas. Tabelas e gráficos foram montados para tornarem possível a verificação das diferenças entre todos os modelos analisados. Como principais conclusões uma se mostrou de grande importância e foi esta: as paredes sofrem efeito da flexão e a causa são as rotações nas lajes apoiadas por elas. / The present thesis contemplated a wide investigation about the vertical action distribution among structural masonry walls within a building. The building was characterized as related to the complex system of walls, which practice is the most customary in Brazil. It was developed a numerical analysis in the building aiming to predict the structural behavior on the experimental analysis, as well as a comparison among numerical models themselves. The experimental model consisted on a real scale building, which was monitored during its execution and after that, with a live load test. The monitoring was done with the usage of special masonry units, which were instrumented to convert itself in a load cell, on which the stress in each point of analysis could be determined. Tables and graphics were mounted to make feasible to verify the differences among all models analyzed. As main conclusions observed, one showed to be of great importance, which was the effect of bending on the walls caused by the rotations on the slabs supported by them.

O estudo abordado nesta tese relaciona-se ao comportamento de painéis com abertura constituídos por alvenaria estrutural de blocos. A motivação pelo tema teve como base um estudo anterior, em que o autor verificou a grande influência dos lintéis no comportamento do sistema de contraventamento de edifícios em alvenaria estrutural. O aspecto mais geral do estudo ora desenvolvido foi avaliar, de forma minuciosa, o efeito de acoplamento causado pela presença de lintéis no painel. Para tanto, foram realizados ensaios com modelos físicos reduzidos na escala 1:3, cujos resultados foram avaliados de modo qualitativo, sem o compromisso de determinar correlações com protótipos. Várias configurações de painéis isolados e painéis com abertura representativa de porta e janela foram ensaiadas, de modo a se avaliar o efeito de acoplamento gerado pelo lintel. Além disso, foram avaliados, também, os efeitos de diferentes intensidades de pré-compressão e de armaduras construtivas no comportamento do painel. A análise dos resultados experimentais foi dividida em duas etapas: aplicação da pré-compressão e aplicação da força horizontal. Na primeira foram verificadas as deformações axiais dos painéis e determinados os correspondentes módulos de deformação longitudinal. Na segunda etapa foram avaliados a rigidez e os efeitos da não-linearidade de forma geral, as deformações ocorridas nos lintéis e nas paredes de cada modelo, assim como em regiões críticas para o surgimento de fissuras, a exemplo dos cantos da abertura e da base das paredes. Além disso, foram realizadas modelagens numéricas de alguns painéis, utilizando-se o método dos elementos finitos, e os resultados obtidos foram comparados com os experimentais. Adicionalmente, foram avaliados alguns modelos simplificados na fase linear do comportamento dos painéis com abertura de porta, assim como na fase não-linear do painel isolado. / The present thesis deals with the behavior of block masonry walls with openings. The development of the work was motivated bya a previous study, where the author verified the large influence of the lintels on the behavior of the bracing system of structural masonry buildings. The main aspect of the study was the meticulous evaluation of the coupled effect provided by the lintels. Many experimental tests on third-scale models were carried out to analyze the phenomenon in a qualitative way, without the compromise of determinging correlations to the prototypes. Several configurations of isolated walls and panels with door and window openings were tested, evaluating the coupling action provided by the lintels. The effects of different pre-compression values and the presence f constructive steel bars were include on the study. The analaysis of the experimental results was performed in two stages: application of the vertical force before the application of horizontal force at the top. In the first stage axial strains were measured with the corresponding assessment of the longitudinal Young modulus of the panels. Te second stage included the stiffness computation and the evaluation of the non-linearity in a general sense, the strains on the lintel and the walls, and the critical cracking areas, such as wall's bases and corners. Experimental results were compared with those obtained with Finite Element modeling of the panels. Finally simplified models were presented for the linear phase of walls with openings and the non-linear behavior of the isolated panels.

Um edifício de alvenaria estrutural normalmente se apóia sobre uma estrutura de concreto armado. Devido à existência do efeito arco, a interação entre a alvenaria e a estrutura de concreto se dá de forma complexa. Usualmente essa interação é desconsiderada e as cargas das paredes de alvenaria são simplesmente colocadas na estrutura de concreto de maneira uniforme. Este trabalho propõe um procedimento numérico seguro e eficiente, baseado no método dos elementos finitos, para se considerar essa interação. Inicialmente são discutidos alguns conceitos básico sobre o efeito arco e estabelecida uma estratégia de cálculo baseada na modelagem de um pavimento de alvenaria sobre a estrutura de concreto armado. Em seguida é apresentado um programa para gerar dados e visualizar resultados, de forma que a construção dos modelos e a visualização dos resultados seja realizada com facilidade. Como aplicação, consideram-se os casos reais de edifícios completos de forma a se mostrar a possibilidade de utilização prática dos procedimentos propostos. / A structural masonry building is commonly supported by a reinforced concrete structure. That interaction is complex to evaluate due to the existence of the so-called \"arch effect\". In fact, usually this interaction is not considered and the loads are uniformly applied over the concrete structure. This work proposes a simple and efficient numerical procedure based on the finite element method in order to consider that interaction. First, basic concepts about arch effect and the adopted strategy for considering it are shown. After, a computational program for data generation and results visualization is presented. This program was developed for making easier to build the numerical models for the analysis. Finally, real cases of complete buildings are considered so that the practical use can be clearly established.