Neste trabalho apresenta-se um estudo teórico sobre alvenaria estrutural, utilizando-se o método dos elementos finitos. A finalidade principal é mostrar o comportamento estrutural de uma parede de alvenaria apoiada sobre viga de concreto armado e solicitada por ações verticais. Evidencia-se o fenômeno do efeito arco que ocorre na base da parede e os principais parâmetros que o governam. É estudada a contribuição de rigidez da parede e da viga no comportamento estrutural, destacando-se as principais variáveis envolvidas no desenvolvimento do projeto do conjunto parede-viga. São discutidas as teorias mais importantes para as análises dessas estrutura, que permitem quantificar as tensões na parede e os esforços solicitantes na viga, ressaltando-se as suas limitações e vantagens. Vários exemplos numéricos são apresentados, mostrando as curvas isotensões para a parede e os esforços solicitantes para a viga, obtidos das análises em elementos finitos. Finalmente são apresentadas as conclusões do trabalho e as sugestões para pesquisas a serem desenvolvidas, dando continuidade a este trabalho. / In this dissertation is presented a theoretical study about structural masonry, applying the finite element method. The main purpose is to show the structural behavior of masonry walls supported by reinforced concrete beam and subjected to vertical loads. It is evidenced the phenomenon of arch effect, that occurs in the basis of the wall, and the main standards governing it. It is studied the contribution of the stiffness of the wall and the beam in the structural behavior, emphasizing the main parameters involved in the development of the project of wall-beam system models. The more important theories in the analysis of these structures are discussed, permitting to quantify the stresses in the wall, and the internal efforts in the beam, sticking out their limitations and advantages. Several numerical examples are presented, showing the same tension lines for the wall and the internal efforts for the beam, both obtained with the finite element analysis. Finally is presented the conclusion of this work, and the suggestions for further researches to be developed, giving sequence to this dissertation.

No Brasil há uma crescente demanda por projetos de edifícios em alvenaria estrutural, com a progressiva elevação do número de pavimentos, impondo a necessidade de aprimoramento dos modelos de cálculo. Uma questão pouco estudada é o comportamento da interseção de paredes sob carregamento vertical, fenômeno que influencia a distribuição das ações ao longo da altura do edifício. Alguns autores admitem a transferência de forças de uma parede para outra, desde que haja o intertravamento dos blocos ao longo das interfaces das paredes. Há pelo menos duas formas de considerar a interação no dimensionamento estrutural: durante a distribuição das ações verticais ou na consideração do enrijecimento da parede. Para verificar esta interação das paredes e investigar a taxa de transferência de força foram realizados ensaios em escala real no laboratório de estruturas da EESC-USP. Realizou-se a modelagem numérica via MEF dos painéis de alvenaria ensaiados, para comparação do comportamento. Estendeu-se esta modelagem a outros painéis de alvenaria, variando-se suas dimensões, para a determinação das taxas de transferência de forças entre paredes. / In Brazil there is an increasing demand for high rise structural masonry buildings design which imposes the necessity to refine design models. One of the phenomenon on which little interest has been directed is the behaviour of wall intersections under vertical load, a phenomenon that influences the distribution of forces along the height of the building. Some authors argue that there is a transfer of forces from one wall to another in as much as there exist interlocking between the blocks along the wall interface. There are at least two ways to consider the interaction of walls in the structural design: during the distribution of the vertical load or on considering the stiffening of the wall. In order to verify the interaction of wall and thus investigate the force transfer ratio, full-scale specimens were tested at the EESC-USP laboratory. The tested panels were also modelled numerically by the FEM in order to compare with results from laboratory tests. The propose numerical model was then extended to structural masonry panels of varying dimensions in order to determine the force transfer ratio between structural masonry walls.

Este trabalho apresenta uma análise minuciosa das solicitações de cisalhamento nas paredes de edifícios em alvenaria estrutural submetidos a ações horizontais. O estudo compreende a análise do comportamento global da estrutura, empregando-se diferentes modelagens numéricas para o sistema de contraventamento do edifício. Os modelos utilizados incluem a deformabilidade por cisalhamento das paredes e os efeitos provenientes da torção do edifício. Os resultados apresentados consistem em deslocamentos horizontais, distribuição dos esforços cortantes e momentos fletores entre as paredes, e análise das tensões de cisalhamento das paredes e lintéis. Avaliam-se, também, os diagramas de esforço cortante e momento fletor das paredes mais solicitadas. / This work presents a shear stress study of the shear walls of masonry buildings under lateral loads. The study consists of building overall structural behavior, with the use of different theoretical models for the lateral-load-resisting system of the building. The models include shear deformation and torsion effects. The results comprise horizontal displacement, shear force and bending moment distribution on shear walls, enhancing the shear stress verification of greater internal-forces values in walls and lintels. Shear force and bending moment diagrams related to the walls with the greater internal forces are also shown.

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.

O presente trabalho teve como objetivo principal a análise experimental da distribuição das ações verticais entre paredes de alvenaria estrutural com a utilização de modelo físico reduzido na escala 1:5. Precedendo a construção do modelo físico reduzido foram realizados ensaios de caracterização dos componentes e da alvenaria na escala reduzida 1:5. Os ensaios no modelo físico reduzido consistiram na inserção de carregamentos uniformemente distribuídos e aplicados em diferentes ambientes e níveis. A análise da distribuição das ações verticais foi possível devido à instrumentação realizada na base do modelo físico reduzido através de células de carga. Os resultados foram analisados comparando-se os resultados experimentais com os usuais procedimentos teóricos de distribuição das ações verticais e também com a modelagem por elementos finitos; visando, desta forma, identificar qual o procedimento que mais se aproxima dos resultados experimentais. Foi possível concluir que a modelagem por elementos finitos e o procedimento de Grupos de Paredes apresentaram resultados mais próximos dos experimentais na análise da distribuição das ações verticais. / This study had as a main aim the experimental analysis of vertical loads distribution between structural masonry walls using a reduced physical model in a 1:5 scale. Preceding the building of the physical model were performed tests in order to obtain characterization of the components and of the masonry in a 1:5 reduced scale. The tests in the reduced physical model consisted in the insertion of loads uniformly distributed and applied in different environments and levels. The analysis of the vertical loads distribution was possible due to instrumentation performed on the basis of the physical model by load cells. The results were analyzed by comparing the experimental results with the usual theoretical procedures of vertical loads distribution and also with the modeling by finite elements; aiming, this way, to identify which procedure is closer to the experimental results. It was concluded that modeling by finite elements and Walls Groups procedure showed results closer to the experimental analysis of vertical loads distribution.

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.

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

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.

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