O trabalho tem como objetivo correlacionar as propriedades mecânicas de blocos vazados com as do concreto que o constitui. Moldam-se blocos vazados e corpos-de-prova de dimensões distintas com concreto plástico em três níveis de resistência (10, 20 e 30 MPa) e caracterizam-se as propriedades mecânicas por meio de ensaios à compressão axial e à tração. Ensaiam-se à compressão axial prismas constituídos por dois e três blocos de concreto sem junta de argamassa, unidos por adesivo à base de epóxi. Observa-se que a relação entre as resistências do bloco e prisma e a resistência do concreto diminui com o aumento da altura desses elementos. Obtém-se o módulo de elasticidade longitudinal do concreto, a partir de ensaios com corpos-de-prova. Analisam-se as deformações em diversos pontos do bloco quando submetidos à compressão axial. Devido à distribuição não uniforme de tensões nos blocos e prismas, obtêm-se diferentes valores de deformação ao longo das paredes dos elementos. Os blocos, por possuírem menor altura que os prismas, apresentam maior diferença entre os valores de deformação. Por meio de simulações numéricas, no regime linear, observa-se que a placa de ensaio não se desloca uniformemente, acarretando os distintos valores de deformação ao longo do bloco. Uma forma peculiar de cálculo, baseada nessas deformações, permite a previsão da capacidade resistente do bloco e conduz a valores próximos da força máxima de ensaio. Apresenta-se ainda, uma tentativa de prever a deformabilidade do bloco vazado de concreto a partir das propriedades mecânicas do concreto. / This research aims to correlate the mechanical properties of hollow blocks to those of the concrete used to build them. Concrete hollow blocks and test samples of different shapes and sizes (cylinder 50 x 100, 100 x 200 and 150 x 300 mm) were molded with plastic consistency concrete in three different levels of strength (nominally 10, 20 and 30 MPa). Their mechanical properties and structural behavior in axial compression and tension tests were determined. Also two and three block prisms were built without mortar joints, pilled up with epoxy glue. It could be observed that the relationship between block strength or prism strength and concrete strength (measured in test samples) decreases with increasing of the element\'s height. Stress and strain analyses were made based on the concrete\'s modulus of elasticity obtained in sample tests and on the measured strain in the blocks\' faces and webs. By linear numerical simulations it was observed that loading plate does not show uniform displacement values, causing significant differences between theoretical and experimental behavior. A peculiar stress-strain analysis permitted to calculate the block load capacity based in its deformations. Also a tentative method to preview the block deformability from the concrete mechanical properties is described and tested.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-10-06T20:50:11Z No. of bitstreams: 1 DissMOS.pdf: 8901062 bytes, checksum: 08b58e3ccf045cae12fa956cafaba68c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:37:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMOS.pdf: 8901062 bytes, checksum: 08b58e3ccf045cae12fa956cafaba68c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:38:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMOS.pdf: 8901062 bytes, checksum: 08b58e3ccf045cae12fa956cafaba68c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T19:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMOS.pdf: 8901062 bytes, checksum: 08b58e3ccf045cae12fa956cafaba68c (MD5) Previous issue date: 2016-02-02 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The present study delas with nondestructive evaluation of modern masonry built with hollow concrete blocks, through the flatjack technique. The technique is already used to evaluate masonry structures with solid bricks and stones and it is considered as efficient to obtain in situ mechanical properties, without any permanent damages. The tests in solid unit masonry using flatjack is included in international standards and recommendations as: ASTM C 1196 e 1197-09 e RILEM MDT.D.4 e MDT.D.5-04. The current standards and the practical applications deal with masonry with brick or stones elements only. Nondestructive evaluation in modern hollow block masonry is demanded and the flatjack can be used in these cases. However, the current available jack can be used only on solid units, due to its geometrical limitations. Therefore, this research proposes to adapt the flatjack technique for nondestructive evaluation in modern masonry built with hollow concrete blocks. The analyzed test is the deformability one, which the modulus of elasticity and an estimative of the compressive strength is wanted. In this research, a new flatjack equipment was developed to allow its application on hollow blocks and it was tested in modern masonry samples. The new equipment was successfully developed and it was used in flatjack tests on hollow concrete block masonry. As main results, masonry properties obtained from the flatjack technique was close to the expected ones, indicating the great potentiality of the technique for hollow blocks also. / O presente trabalho trata da avaliação não destrutiva em alvenarias estruturais de blocos de concreto, através da técnica de macacos planos. A técnica já é utilizada em análises de estruturas de alvenaria de tijolos maciços e de pedras, sendo considerada bastante eficiente para a obtenção de propriedades mecânicas, no próprio local, sem causar danos permanentes. Os testes com macacos planos em alvenarias de unidades maciças já fazem parte de normas e recomendações internacionais como: ASTM C 1196 e 1197-09 e RILEM MDT.D.4 e MDT.D.5-04. As normas e as aplicações práticas já realizadas tratam apenas de alvenarias com elementos de tijolos ou pedras. Existe uma demanda para avaliação estrutural não destrutiva em alvenarias modernas, na maioria compostas por blocos vazados, de maneira que a técnica poderia ser utilizada. Entretanto, os macacos atualmente disponíveis podem ser aplicados em unidades maciças apenas, devido a limitações geométricas. Portanto, este estudo visa adaptar a técnica de macacos planos para análise não destrutiva em alvenarias modernas, compostas por blocos vazados de concreto. O teste adaptado é o teste de deformabilidade, em que se visa obter o módulo de elasticidade e uma estimativa da resistência à compressão. Para a realização deste trabalho, um novo modelo de macaco foi desenvolvido, possibilitando sua aplicação em blocos vazados, sendo testado em amostras de paredes. O equipamento foi desenvolvido com sucesso e utilizado em testes de deformabilidade em paredes com blocos de concreto. Como resultado, propriedades foram obtidas com boa proximidade com os valores esperados, indicando potencialidade da técnica para esse tipo de aplicação. Palavras-chave: Macacos planos; teste de deformabilidade; avaliação não destrutiva; blocos vazados de concreto.

O trabalho tem como objetivo correlacionar as propriedades mecânicas de blocos vazados com as do concreto que o constitui. Moldam-se blocos vazados e corpos-de-prova de dimensões distintas com concreto plástico em três níveis de resistência (10, 20 e 30 MPa) e caracterizam-se as propriedades mecânicas por meio de ensaios à compressão axial e à tração. Ensaiam-se à compressão axial prismas constituídos por dois e três blocos de concreto sem junta de argamassa, unidos por adesivo à base de epóxi. Observa-se que a relação entre as resistências do bloco e prisma e a resistência do concreto diminui com o aumento da altura desses elementos. Obtém-se o módulo de elasticidade longitudinal do concreto, a partir de ensaios com corpos-de-prova. Analisam-se as deformações em diversos pontos do bloco quando submetidos à compressão axial. Devido à distribuição não uniforme de tensões nos blocos e prismas, obtêm-se diferentes valores de deformação ao longo das paredes dos elementos. Os blocos, por possuírem menor altura que os prismas, apresentam maior diferença entre os valores de deformação. Por meio de simulações numéricas, no regime linear, observa-se que a placa de ensaio não se desloca uniformemente, acarretando os distintos valores de deformação ao longo do bloco. Uma forma peculiar de cálculo, baseada nessas deformações, permite a previsão da capacidade resistente do bloco e conduz a valores próximos da força máxima de ensaio. Apresenta-se ainda, uma tentativa de prever a deformabilidade do bloco vazado de concreto a partir das propriedades mecânicas do concreto. / This research aims to correlate the mechanical properties of hollow blocks to those of the concrete used to build them. Concrete hollow blocks and test samples of different shapes and sizes (cylinder 50 x 100, 100 x 200 and 150 x 300 mm) were molded with plastic consistency concrete in three different levels of strength (nominally 10, 20 and 30 MPa). Their mechanical properties and structural behavior in axial compression and tension tests were determined. Also two and three block prisms were built without mortar joints, pilled up with epoxy glue. It could be observed that the relationship between block strength or prism strength and concrete strength (measured in test samples) decreases with increasing of the element\'s height. Stress and strain analyses were made based on the concrete\'s modulus of elasticity obtained in sample tests and on the measured strain in the blocks\' faces and webs. By linear numerical simulations it was observed that loading plate does not show uniform displacement values, causing significant differences between theoretical and experimental behavior. A peculiar stress-strain analysis permitted to calculate the block load capacity based in its deformations. Also a tentative method to preview the block deformability from the concrete mechanical properties is described and tested.

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.