A alvenaria estrutural vem sendo amplamente difundida em contexto nacional principalmente a partir da década de 90. Dentre as grandes vantagens do sistema construtivo podem ser citadas a economia de tempo e de material, além da redução do volume de resíduos. Para a segurança quanto ao uso da alvenaria, faz-se necessário o conhecimento do seu comportamento quando exposta a elevadas temperaturas em virtude da degradação das propriedades dos materiais, o que não é contemplado por normas nacionais. O uso de normas estrangeiras tem como referência propriedades e parâmetros dos materiais de suas respectivas abrangências. Em relação à modelagem numérica, esta é uma alternativa de grande eficiência e versatilidade em virtude dos elevados custos envolvidos nas análises experimentais e necessidade de infraestrutura adequada para os ensaios. O objetivo principal deste trabalho foi obter modelos numéricos a partir do software ABAQUS, versão 6.14, capazes de simular os comportamentos estrutural, térmico e termoestrutural de pequenas paredes de alvenaria estrutural constituídas de blocos de concreto. Para a modelagem numérica da pequena parede foram realizadas análises preliminares em prismas de três blocos com o intuito de simplificar e otimizar o processamento. Dentre as estratégias utilizadas foram considerados mecanismos de interação de contato entre os materiais para as análises estruturais e inserção de curvas de evolução de temperatura para as análises térmicas. O comportamento da pequena parede em temperatura ambiente sob carregamento de compressão, bem como, o gradiente de temperatura ao longo da seção transversal foi validado de acordo com os resultados experimentais existentes na literatura, sendo considerada a curva ISO 834-1:1999 para a situação de incêndio. Com estas validações, foi efetuado o modelo termoestrutural e analisado de forma qualitativa com os experimentos pertinentes. A tensão de ruptura e a distribuição de temperaturas do modelo numérico estiveram condizentes com os resultados experimentais, com desvios inferiores a 10%. Em contexto termoestrutural, observou-se que a redução das restrições quanto ao giro e o aumento da intensidade do carregamento reduziram a resistência ao fogo das pequenas paredes em relação ao critério de resistência mecânica, o qual, por sua vez, apresentou-se superior em comparação com o critério de isolamento térmico. / Structural masonry has been widely used Brazil as well as in the rest of the world. Among the advantages of this building system, it is worth to be highlighted the saving of time and materials and the reduction of the construction waste. For safety in the use of masonry, it is necessary to know its behavior when exposed to high temperatures due to the degradation of the properties of the materials, which are not contemplated by Brazilian standards. So designers usually apply foreign standards, which are based on materials properties and other parameters inherent of their respective countries. Regarding numerical modeling, this is an alternative of great efficiency and versatility due to the high costs involved in the experimental analyses and the need for adequate infrastructure for the tests. This work aimed to develop numerical models from the software ABAQUS 6.14 capable of simulating the structural, thermal and thermo-structural behavior of small walls of structural masonry of concrete blocks. For the numerical modeling of the small wall, preliminary analyses were carried out on three-block prisms in order to simplify and improve processing time. Among the strategies used were considered contact interaction between the materials for the structural analyses and insertion of temperature evolution curves for the thermal analyses. The behavior of the small wall at ambient temperature under load-bearing, as well as the temperature gradient along the cross section was validated according to the experimental tests available in literature, considering the ISO 834 standard fire curve. From these validations, the thermo-structural model was carried out and qualitatively analyzed with the available tests. The ultimate load and the distribution of the temperature of the numerical model were consistent with the experimental tests, with deviations less than 10%. In the thermo-structural context, it was observed that the reduction of the rotational restraints and the increase of the load reduced the fire resistance of the small walls in relation to the load-bearing criterion, which, in turn, was higher compared with the thermal insulation criterion.

O objetivo deste trabalho é identificar e correlacionar as propriedades mecânicas do concreto e da argamassa de assentamento com o comportamento estrutural de blocos vazados de concreto, prismas e paredes, por meio de modelagem física e numérica. Realizou-se detalhada investigação experimental, recorrendo à premissa metodológica de se utilizar um mesmo concreto, de consistência plástica, para a moldagem de blocos vazados e corpos-de-prova cilíndricos, para assegurar propriedades idênticas dos materiais em cada série de ensaios. Analisou-se o efeito de confinamento que se apresenta nos ensaios de blocos isolados, o qual induz uma distribuição não-uniforme de deformações e acarreta aumento da sua capacidade resistente em relação à resistência à compressão do concreto. Em ensaios nos quais se reduziu o efeito de confinamento, constatou-se que os blocos apresentam menor capacidade resistente e alteração do modo de ruína, decorrente da distribuição mais uniforme das deformações, similar àquela que se observa nos blocos centrais dos prismas e paredes. Analisou-se também a influência do efeito de confinamento e do processo de cura das juntas de argamassa e se associou parâmetros indicativos do seu comportamento à capacidade resistente e ao modo de ruína de prismas e paredes. As propriedades mecânicas dos materiais, obtidas experimentalmente, foram implementadas em um modelo numérico de elementos finitos, que se mostrou capaz de representar o comportamento dos diversos elementos de alvenaria submetidos à compressão, com boa predição da resistência, deformabilidade e modo de ruína. Com base nos resultados numéricos e experimentais, estabeleceu-se um modelo de interpretação da distribuição de tensões e deformações nos blocos vazados de concreto, o que resultou na recomendação de um procedimento para determinação de sua rigidez axial. Associou-se também o efeito da resistência e da deformabilidade da argamassa no comportamento estrutural dos prismas e paredes. Correlações e formulações algébricas foram estabelecidas para análise do comportamento e previsão quantitativa da resistência e da deformabilidade de blocos, prismas e paredes. / This work aims to identify and correlate the mechanical properties of concrete and bedding mortar to the structural behavior of hollow concrete blocks, prisms and walls, by mean of physical and numerical modeling. A detailed experimental investigation was carried out by assuming as a premise the use of plastic consistency concrete to produce hollow blocks and cylindrical samples. This was done to assure the same material properties in each test series. Confinement effect in block compression tests causes a non-uniform strain distribution through face-shells and webs. This effect induces an increase of the block ultimate load. Modified block tests by reducing the confinement effect were performed. The results showed that confinement reduction brings a more uniform strain distribution, which is similar to the observed one in the central blocks of prisms and walls. A decrease of compressive strength and changes the failure mode were also evidenced. Confinement effect and influence of water loss during the curing of mortar joints were also considered. Indicative parameters about bedding mortar behavior were obtained and the resistant capacity and the failure mode of prisms and walls were associated to them. The mechanical properties of materials obtained in tests were implemented in a finite elements numerical model to analyze the behaviour of masonry elements under compression. The numerical analysis gave good predictions of strength, deformability and failure mode. Based on the numerical and experimental results, a stress and strain distribution model was realized, which enabled an experimental procedure for the determination of the block axial stiffness. Correlations and algebraic formulation were proposed for the behavior analysis and quantitative evaluation of strength and deformability of blocks, prisms and walls.

O objetivo deste trabalho é identificar e correlacionar as propriedades mecânicas do concreto e da argamassa de assentamento com o comportamento estrutural de blocos vazados de concreto, prismas e paredes, por meio de modelagem física e numérica. Realizou-se detalhada investigação experimental, recorrendo à premissa metodológica de se utilizar um mesmo concreto, de consistência plástica, para a moldagem de blocos vazados e corpos-de-prova cilíndricos, para assegurar propriedades idênticas dos materiais em cada série de ensaios. Analisou-se o efeito de confinamento que se apresenta nos ensaios de blocos isolados, o qual induz uma distribuição não-uniforme de deformações e acarreta aumento da sua capacidade resistente em relação à resistência à compressão do concreto. Em ensaios nos quais se reduziu o efeito de confinamento, constatou-se que os blocos apresentam menor capacidade resistente e alteração do modo de ruína, decorrente da distribuição mais uniforme das deformações, similar àquela que se observa nos blocos centrais dos prismas e paredes. Analisou-se também a influência do efeito de confinamento e do processo de cura das juntas de argamassa e se associou parâmetros indicativos do seu comportamento à capacidade resistente e ao modo de ruína de prismas e paredes. As propriedades mecânicas dos materiais, obtidas experimentalmente, foram implementadas em um modelo numérico de elementos finitos, que se mostrou capaz de representar o comportamento dos diversos elementos de alvenaria submetidos à compressão, com boa predição da resistência, deformabilidade e modo de ruína. Com base nos resultados numéricos e experimentais, estabeleceu-se um modelo de interpretação da distribuição de tensões e deformações nos blocos vazados de concreto, o que resultou na recomendação de um procedimento para determinação de sua rigidez axial. Associou-se também o efeito da resistência e da deformabilidade da argamassa no comportamento estrutural dos prismas e paredes. Correlações e formulações algébricas foram estabelecidas para análise do comportamento e previsão quantitativa da resistência e da deformabilidade de blocos, prismas e paredes. / This work aims to identify and correlate the mechanical properties of concrete and bedding mortar to the structural behavior of hollow concrete blocks, prisms and walls, by mean of physical and numerical modeling. A detailed experimental investigation was carried out by assuming as a premise the use of plastic consistency concrete to produce hollow blocks and cylindrical samples. This was done to assure the same material properties in each test series. Confinement effect in block compression tests causes a non-uniform strain distribution through face-shells and webs. This effect induces an increase of the block ultimate load. Modified block tests by reducing the confinement effect were performed. The results showed that confinement reduction brings a more uniform strain distribution, which is similar to the observed one in the central blocks of prisms and walls. A decrease of compressive strength and changes the failure mode were also evidenced. Confinement effect and influence of water loss during the curing of mortar joints were also considered. Indicative parameters about bedding mortar behavior were obtained and the resistant capacity and the failure mode of prisms and walls were associated to them. The mechanical properties of materials obtained in tests were implemented in a finite elements numerical model to analyze the behaviour of masonry elements under compression. The numerical analysis gave good predictions of strength, deformability and failure mode. Based on the numerical and experimental results, a stress and strain distribution model was realized, which enabled an experimental procedure for the determination of the block axial stiffness. Correlations and algebraic formulation were proposed for the behavior analysis and quantitative evaluation of strength and deformability of blocks, prisms and walls.