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.

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.

Este trabalho estuda a influência da utilização de resíduos de concreto (fração graúda ou miúda) nas características físicas e mecânicas de blocos de concreto estruturais, comparando-as com as características obtidas para blocos produzidos com agregados naturais. Foram utilizados resíduos obtidos de diferentes fontes oriundas de uma indústria de pré-moldados e pesquisados limites para a substituição dos agregados naturais por esses agregados reciclados. Inicialmente, foram realizados ensaios de caracterização dos agregados reciclados de concreto para avaliar o potencial de aplicação de cada um deles. Após serem selecionados os dois agregados mais apropriados para o estudo (resíduos de vigotas e blocos), foram produzidos corpos de prova com três traços em volume 1:20, 1:15 e 1:10, com substituições de 100% e 50% para agregados graúdos e de 33% para agregados miúdos. Quase todos esses traços e substituições foram utilizados para produzir blocos de concreto em uma indústria de pré-moldados, objetivando-se obter resistências à compressão de 4.5, 8.0 e 12.0 MPa. Os resultados obtidos para blocos com agregados reciclados foram então comparados com aqueles obtidos utilizando-se agregados naturais. Observou-se que, apesar de algumas propriedades apresentarem alterações, foram obtidos valores adequados para os parâmetros mais importantes, principalmente quanto à resistência à compressão e à absorção de água. Por fim, foram produzidos e ensaiados prismas com os blocos com agregados reciclados que apresentaram melhor desempenho, sendo avaliados a resistência à compressão e o módulo de deformação. Os resultados mostraram que os valores de eficiência prisma/bloco não foram significativamente alterados e os valores para os módulos de deformação resultaram próximos, tanto para blocos com agregados reciclados quanto para blocos com agregados naturais / This research deals with the influence of the use of recycled concrete aggregate (coarse and fine) for physical and mechanical characteristics of concrete blocks comparing them with those ones obtained from blocks produced with natural aggregates. Residues from different sources of a prefabricated concrete blocks factory were used and limits for substituting natural aggregates for recycled aggregate were tested. First, several characterization tests for different recycled concrete aggregates were carried out in order to evaluate their properties. Two of them were selected and test samples were produced considering three different mix proportions in volume: 1:20, 1:15 and 1:10, with replacements of 100% and 50% of coarse aggregates and 33% of fine aggregates. Almost all of these proportions were used for preparing concrete blocks with three classes of compression strength: 4.5, 8.0 and 12.5 MPa. Then the obtained results were compared with those ones obtained for blocks with natural aggregates. Despite the fact of the properties were not the same, the physical and mechanical characteristics could be considered adequate, mainly regarding compression and water absorption. Finally, some prisms with blocks of recycled aggregate were produced and tested evaluating the results for compression and deformation modulus. One could observe that the strength rate prism/block was not significantly modified and the deformation modulus were similar either considering blocks of recycled aggregate or blocks of natural aggregate

Este trabalho versa sobre as principais tomadas de decisão efetuadas durante a elaboração de projetos estruturais de edifícios em alvenaria. Inicialmente são abrangidas definições a respeito de armação de paredes, modulação, técnicas construtivas e utilização de elementos pré-moldados. Apresentam-se ainda critérios para a concepção estrutural e procedimentos de determinação das ações atuantes, bem como sua distribuição ao longo do edifício. São fornecidas orientações para o dimensionamento dos elementos estruturais, fundamentadas na ABNT (NBR-10837). Baseado na teoria exposta, alguns exemplos são elaborados com a finalidade de direcionar as tomadas de decisão no sentido de garantir segurança e economia. / This work deals with the main decisions in structural masonry buildings design. At first, some definitions regarding reinforced masonry, modulation, construction techniques and use of precast concrete elements are discussed. In addition, some structural conception criteria and applied forces determination procedures, as well as forces distribution through out the building\'s height, are presented. Some orientations are given to structural elements design, according to brazilian code ABNT (NBR-10837). Based on the discussed theory, some examples are presented in order to direct the decision making process to assure safety and economy.

Este trabalho trata da verificação e dimensionamento de peças de alvenaria estrutural submetidas à flexão. Inicialmente são apresentados os conceitos básicos do método das tensões admissíveis e são desenvolvidos procedimentos para a análise do problema da flexão simples e composta reta. Em seguida discute-se o problema da flexão composta oblíqua, com ênfase à modelagem computacional necessária ao desenvolvimento de aplicativos para a análise de seções genéricas. São apresentados na seqüência dois programas computacionais, implementados a partir dos algoritmos e procedimentos desenvolvidos nos itens anteriores. Apresentam-se ainda tabelas e ábacos que permitem o cálculo das peças de alvenaria com rapidez, facilidade e segurança, algumas das quais nos moldes das já tradicionalmente utilizadas para o concreto armado. Por fim, diversos exemplos são apresentados, ilustrando a teoria exposta e a utilização de tabelas e ábacos apresentados. / This study deals with the design of structural masonry pieces subjected to bending loads. At first, basic concepts of the allowable stresses method are presented and procedures for the analysis of simple bending and composed bending are developed. Next, the oblique composed bending is discussed emphasising computational modelling for the analysis of generic cross sections. Two computational procedures based on the algorithms already developed are also shown. In addition, tables and abaci that allow analysing the design of masonry elements quickly, easily and safely are presented. Some of them are very similar to those used for reinforced concrete. Finally, several examples are presented.

O trabalho de mestrado propõe um método para estimar custos diretos de edificações, através da análise de fatores que comparam o edifício a ter o custo prognosticado com outro tomado como referência. Esta ferramenta é muito útil na medida em que a análise de custos durante estágios iniciais do empreendimento auxilia as empresas de Construção Civil a tomar decisões importantes, tais como a compra do terreno, o lançamento do empreendimento, a escolha da concepção arquitetônica da edificação, entre outras. O método utilizado para a elaboração desta ferramenta foi a modelagem, pois utilizou-se de análises paramétricas para descrever o funcionamento do prognóstico de custos. A simulação da ferramenta desenvolvida foi feita para o serviço de alvenaria estrutural, e envolveu levantamento bibliográfico para conhecer e quantificar os aspectos técnicos e arquitetônicos que influenciam o custo deste serviço. O método proposto, apesar de ter um desenvolvimento complexo, possui vantagens em relação a outros estudados na revisão bibliográfica, tais como: precisão, rapidez na utilização em alvenaria estrutural, entendimento de fatores influenciadores, possibilidade de atualização do método, utilização por diferentes empresas, comparação de diferentes projetos arquitetônicos. / This thesis proposes a method to forecast direct costs for multi-storey building construction. The costs are estimated by comparison to another building which costs were estimated before. The cost estimation this method provides can be very useful to improve important decisions including: land purchasing, timing to initiate marketing campaigns, and selecting architectural concepts. The approach to develop this method was modelling; parametrical analyses were used to describe the cost prognosis. The conceptual model was tested for structural masonry direct cost estimate. To do so, bibliographical survey was used in order to identify and quantify the impact of technical and architectonic parameters on the cost of this service. The proposed method, although complex, presents many advantages when compared to existing methods including: its accuracy, speed when used for structural masonry estimates, the understanding of the trigger parameters, it is easy to include new information, allows diversity of users, and its ability to compare different architectural designs.

Este trabalho trata de uma avaliação do eventual benefício econômico que a consideração do chamado efeito arco pode proporcionar aos projetos de estruturas de suporte em concreto armado para edifícios de alvenaria estrutural. Após uma revisão bibliográfica e exposição teórica dos princípios do assunto, três edifícios reais são estudados, empregando-se o Método dos Elementos Finitos. Para cada exemplo, dois modelos de cálculo distintos são desenvolvidos: o tradicional, que ignora o efeito arco, e aquele que o considera. No caso dos modelos que consideram o efeito arco, as concentrações de tensões de compressão nas paredes, nas proximidades dos apoios, são verificadas quanto à segurança estrutural. Então, as vigas de suporte são dimensionadas de acordo com os dois modelos de cálculo, e os resultados obtidos são comparados do ponto de vista dos esforços solicitantes nas vigas, deslocamentos, armaduras dimensionadas e quantidades de materiais necessários. Finalmente, para ambas as soluções, para cada um dos três edifícios, as estruturas de suporte tem seus custos de construção avaliados e comparados, de forma a se evidenciar o benefício da consideração do efeito arco. / This work deals with the assessment of the potential economic benefit that the consideration of the so-called arch effect can provide to the design of support reinforced concrete structures for structural masonry buildings. After a literature review, some theoretical fundamentals on the studied subject are presented and three real building cases are studied using the Finite Elements Method. For each building case, two different numerical models are used: the regular one, without the arch effect, and the model that takes it into account. When the arch effect is considered, the regions subjected to compressive stress concentrations are checked in order to verify the structural safety. As for the support beams, the internal forces are obtained and the beams are dimensioned considering both the described numerical models. Then the obtained results are compared, focusing on internal forces, displacements and consumption of materials. Finally, for each studied case and for both numerical models used the construction costs are evaluated and compared in order to demonstrate the benefit of the arch effect consideration.

Emendas por traspasse são criadas pela justaposição de barras de aço em um determinado comprimento, assegurando que elas se manterão em posição. Assim como em outros sistemas estruturais, a alvenaria estrutural de blocos de concreto utiliza barras de aço como reforço dos elementos quanto à resistência à tração, mais proeminentes em edifícios altos devido à ação dos ventos. As armaduras são projetadas para serem alocados no interior dos blocos, e a prática construtiva no Brasil é posicionar as armaduras de aço antes dos blocos serem assentados. Devido à essa prática, as paredes precisam ser construídas em pelo menos duas etapas, para considerar a altura limite imposta pela armadura posicionada ao operário na elevação dos blocos. Para aumentar a eficiência na elevação das paredes de alvenaria, hélices circulares são propostas como componentes de confinamento do graute que envolve a emenda, permitindo a elevação da parede em etapa única. A armadura é colocada dentro da seção transversal da espiral após a parede de alvenaria ser completamente elevada. O objetivo desta investigação é avaliar a eficiência da emenda por traspasse, com hélice circular atuando como componente do confinamento do graute que envolve a emenda. Quatro configurações de emenda distintas foram ensaiadas: a primeira, referência, foi justaposta e amarrada com arame; a segunda foi espaçada, porém sem a presença de um componente de confinamento; a terceira foi espaçada e continha uma hélice circular com passo de 3,5 cm; e a quarta foi espaçada e continha uma hélice circular com passo de 8,0 cm. Os ensaios permitiram concluir que a hélice de traspasse é um componente eficiente no confinamento das emendas por traspasse em alvenaria estrutural de blocos de concreto. Análises estatísticas dos resultados demonstram que emendas por a emenda com hélice circular de 3,5 cm não só é equivalente à emenda por referência do ponto de vista da resistência à tração, como também contribui para a redução de fissuras. / Lap slices are created by the overlapping of reinforcement bars over a specified length and reassuring that they stay in place. As with other structural systems, concrete block masonry uses reinforcing steel to carry the tensile loads which are more prominent on tall buildings due to the effect of wind. Reinforcing bars are designed to be placed inside block cells. The construction practice in Brazil is to place the reinforcing steel before the block units are laid. With this practice, walls need to be built in at least two lifts to account for the height limits imposed by the mason having to lift each block over the reinforcing bars. To increase the efficiency of wall construction, spirals are proposed as confinement components of the grout surrounding the lap splices, allowing a single-lift wall construction. The vertical reinforcement is then placed inside the cross-section of the spiral after the laying of blocks is complete. The objective of this investigation is to evaluate the efficiency of lap splices with spirals as confinement components of grout. Four types of single-bar splice specimens were prepared during the test program consisting of: first, contact lap splices tied by steel lock wires; second, non-contact lap splices without any confinement components; third, non-contact lap splices with the surrounding grout confined by spirals with 35 mm pitch; fourth, non-contact lap splices with the surrounding grout confined by spirals with 80 mm pitch. The results of the experimental program show that spirals are efficient confinement components of non-contact lap splices in concrete block masonry. Statistical analysis of results demonstrate that non-contact lap splices confined by spirals with 35 mm pitch are not only equivalent with contact lap splices regarding their ultimate tensile resistance, but also contribute to the reduction of cracks.

Elementos pré-moldados são uma opção para aumentar a racionalização no processo construtivo em alvenaria estrutural. Eles associam-se a particularidades desse processo com relação à rapidez de execução, rígido controle de qualidade, coordenação modular e alto nível organizacional da produção. Este trabalho pesquisou os pré-moldados freqüentemente utilizados em edifícios de alvenaria estrutural, tais como: blocos, escadas, contramarcos, vergas e peças de ajuste dimensional. Os pré-moldados foram analisados em seus aspectos estruturais, dimensionais e geométricos, respeitando-se as características que os tornam viáveis no aspecto construtivo, como a facilidade de produção, de manuseio e de transporte. Considerou-se, sempre, a coordenação modular e a compatibilização dimensional entre os componentes e subsistemas. Quando necessário, foram apresentados roteiro e exemplo de projeto, assim como quadros comparativos de vantagens e desvantagens / Precast concrete elements are a good option to improving the rationalization in structural masonry building process. They are related to the following features of this process: reduction of building times consumption, strict quality control, modular coordination and high level of manufacturing organization. This work deals with precast concrete elements commonly used in structural masonry buildings, such as: blocks, stairs, window’s frames, lintels and pieces for dimensional adjustment. Structural, dimensional and geometrical characteristcs of precast concrete elements are analysed, considering the viability of production, transporting and handling the pieces. Modular coordination and the dimensional compatibility are always taken in account. Guidelines, design examples and comparative tables with pros and cons are inserted when convenient

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.