Orientador: Maria da Consolação Fonseca Albuquerque / Resumo: As complicações ocasionadas pelas irregularidades presentes na face de assentamento dos blocos de alvenaria estrutural, provenientes de procedimentos correntes de fabricação, possibilita um campo de estudo para otimização na melhoria dessas irregularidades. Para tanto, este trabalho tem por finalidade propor uma alternativa de fabricação dos blocos de alvenaria estrutural através do uso e aplicação de concreto fluido com os traços 1:3, 1:5 e 1:7, cujas resistências à compressão deles e dos prismas, atendam às exigências das normas NBR 15961-1 e NBR 15961-2. Assim, além de moldados e confeccionados os blocos e os prismas, neste trabalho são apresentados ensaios de ambos, bem como os ensaios das argamassas de assentamento mista e polimérica. Em alguns destes ensaios utilizaram-se LVDTs e Strain-Gages, com objetivo de verificar os seus deslocamentos e suas deformações, e consequentemente as tensões atuantes, nos blocos e nos prismas. / Abstract: Complications arising from imperfections on the bonded surface of structural masonry blocks, from current manufacturing procedures, makes it a field of study for optimization in the improvement of these irregularities. To this end, this paper aims to propose an alternative to the manufacture of structural masonry block through the use and application of fluid concrete with mixture 1:3, 1:5 and 1:7, whose resistance to compression them and prisms, meet the requirements established by the Brazilian technical standards NBR 15961-1 and NBR 15961-2. Thus, this work describes tests performed on blocks and prisms. The prisms were tested with mixed and polymeric block-laying mortars. In some of these tests using LVDTs and Strain Gages to check their displacements and their deformations, and consequently tensions, in the blocks and prisms. / Mestre

The present work has as its main objective to analyze the influence of the mortar bedding in the resistance to compression of small structure masonry walls. For this study were used two types of ceramic blocks (bulk wall blocks and hollow wall blocks), three types of mortar (2 Mpa, 4 Mpa and 10 Mpa) and two types of mortar bedding: whole bedding when the blocks are bedded with mortar in all contact surfaces and longitudinal bedding when the blocks are bedded with only two longitudinal lines (external thickness of the block). Two types dos blocks and mortar were individually characterized through various specific norms tests and afterwards 72 small walls were built. The small walls were built with the pattern dimension of 140 mm x 450 mm x 900 mm being 4 rows in height + u low channel length of one and a half blocks and width of one block. The blocks at the extremities of the walls were already mounted bathed in a cement paste. The analyses of the results show that for the 2 Mpa mortar, bulk wall block and whole bedding the average resistance is 4.68 Mpa and for the 10 Mpa mortar considering the same conditions the average resistance increases to 6.57 Mpa (40.4%). For the 2 Mpa mortar, hollow wall blocks and longitudinal mortar bedding the average resistance is 2.9 Mpa and for the 10 Mpa mortar, considering the same conditions the average resistance increased to 3.33 Mpa (14.8%) / O presente trabalho tem com objetivo principal analisar a influência do tipo de argamassamento na resistência à compressão de pequenas paredes de alvenaria estrutural cerâmica. Para o estudo, foram utilizados dois tipos de blocos cerâmicos (paredes maciças e paredes vazadas), três tipos de argamassa (2, 4 e 10 MPa) e dois tipos argamassamento: pleno quando os blocos são assentados com argamassa em todas as suas paredes (superfície de contato) e longitudinal quando o bloco é assentado com argamassa colocada somente em dois filetes longitudinais (paredinhas externas do bloco). Os tipos de blocos e de argamassas foram caracterizados individualmente através de diversos ensaios específicos de norma e posteriormente foram confeccionadas de 72 pequenas paredes. As pequenas paredes tinham dimensões 140 mm x 450 mm x 900 mm sendo: altura de 4 fiadas + 1 canaleta u baixa de 9 cm comprimento de 1 bloco e meio largura de um bloco. Os blocos das extremidades das paredes foram montados já capeados com pasta de cimento. A análise dos resultados mostrou que, para a argamassa de 2 MPa, bloco de paredes maciças e argamassamento pleno, a resistência média é de 4,68 MPa e, para a argamassa de 10 MPa, mantendose as demais condições, a resistência média aumenta para 6,57 MPa (40,4%). Já para a argamassa de 2 MPa , bloco de paredes maciças e argamassamento longitudinal, a resistência média é de 2,90 MPa e, para a argamassa de 10 MPa, mantendose as demais condições, a resistência média aumenta para 3,33 MPa (14,8%)

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2387307 bytes, checksum: f11d179178c73973dbcc9eaba047425e (MD5) Previous issue date: 2011-07-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents an evaluation of the structural behavior of steel plane frames infilled with structural masonry of blocks of autoclaved aerated concrete, regarding the contribution of the masonry to the structure global stiffening, through the strut-and-tie model. Case studies were evaluated taking into account three steel plane frames and, subsequently, the model was applied to the project of steel buildings with four, six, and eight stories. First and second-order numerical analyses (nonlinear geometrical analysis) were performed to braced steel frames with bracing elements formed for bars of steel and masonry panels. The masonry panels were considered across strut-and-tie model. It is presented comparisons of the lateral displacements and the solicitant forces in the bars of strut-and-tie model to first and second-order analyses. The solicitant forces on the strut and tie were also compared to the structural resistance on these bars aiming to achieve the structural dimension of the masonry panel. Through the results obtained it is concluded that it is possible to substitute the bracing metal bars for the masonry panels until determined numbers of stories. This numbers depends on factors such as the stiffness of the frame and masonry panels, and the intensity applied. / Neste trabalho apresenta-se uma avaliação do comportamento estrutural de pórticos planos de aço preenchidos com alvenaria estrutural de blocos de concreto celular autoclavado, considerando a contribuição da alvenaria na rigidez global da estrutura, por meio de um modelo de bielas e tirantes. Para realização dos estudos de caso, foram avaliados três pórticos planos de aço e, posteriormente, o modelo foi aplicado ao projeto de edifícios de aço com quatro, seis e oito pavimentos. Foram realizadas análises numéricas de primeira e segunda ordem (análise não-linear geométrica) de pórticos de aço contraventados com elementos de contraventamentos formados por barras de aço e por painéis de alvenaria. Os painéis de alvenaria foram considerados por meio do modelo de bielas e tirantes. São apresentadas comparações dos deslocamentos laterais e dos esforços solicitantes nas barras do modelo de bielas e tirantes para as análises de primeira e de segunda ordem. Os esforços solicitantes nas bielas e nos tirantes também foram comparados com os esforços resistentes nessas barras, com vistas a efetuar o dimensionamento estrutural do painel de alvenaria. Os resultados obtidos permitem concluir que é possível substituir as barras de contraventamento metálico por painéis de alvenaria até um determinado número de pavimentos. Este número depende de fatores como a rigidez dos pórticos e dos painéis de alvenaria e a intensidade das ações aplicadas.

A alvenaria estrutural destaca-se na indústria da construção civil atual pelas vantagens que apresenta em comparação com outros sistemas convencionais, devendo ainda ser estudada para um melhor aproveitamento do sistema. Este trabalho estuda a alteração de resistência de compressão em paredes de alvenaria estrutural devida ao lançamento da argamassa de assentamento apenas nas laterais dos blocos em comparação com o lançamento total e à inserção de peças de ajuste dimensional para o acerto de modulações de paredes de alvenaria. Foram realizados os ensaios experimentais correspondentes à caracterização dos materiais empregados e os ensaios de resistência à compressão das unidades, prismas e mini-paredes. Todos os materiais cumpriram com os requisitos normalizados para sua correta utilização nos testes experimentais. Os resultados dos ensaios à compressão dos elementos demonstraram que o efeito do tipo de argamassamento influenciou notavelmente na resistência à compressão da alvenaria, apresentando melhor desempenho o argamassamento total. O uso de peças de ajuste dimensional (rapaduras) não reduziu a resistência à compressão das mini-paredes. / Currently, the structural masonry still has some advantages in the construction industry as compared with conventional systems, however it should continue to be studied for a better utilization of the system. This research studies the change of compressive strength of masonry walls due to the placement of mortar only on the sides of the blocks compared to the total release; and the insertion of adjustment dimensional parts for the settlement of modulations masonry walls. The experimental tests corresponding of characterization of materials used and compressive strength tests of the units, prisms, and mini-walls were made. All materials complied with the standard requirements for its correct use in the experimental tests. The results of the compression tests of the elements demonstrated that the effect of mortar bedding type significantly influenced the compressive strength of masonry with full mortar bedding showing better performance. The use of adjustment dimensional parts did not reduce the compressive strength of mini-walls.

Neste trabalho, propõe-se um procedimento numérico seguro e viável, baseado no método dos elementos finitos, para avaliar a importância das ações horizontais na análise da interação entre a alvenaria estrutural e sua estrutura de apoio em concreto armado. Os modelos propostos englobam a consideração do efeito arco com atuação das cargas verticais e ações horizontais. É importante ressaltar que as cargas verticais, peso próprio das paredes e as ações das lajes, usualmente, são consideradas no dimensionamento da estrutura de concreto como uniformemente distribuídas e diretamente aplicadas sobre as vigas. Já as ações horizontais, vento e desaprumo, usualmente, não são consideradas. Além do desenvolvimento de um aplicativo que simplifica substancialmente a modelagem da interação, apresentam-se estudos de diferentes exemplos de edifícios de forma a deixar clara a possibilidade de utilização prática dos procedimentos propostos. Como observado nos exemplos estudados, os resultados obtidos por meio dos modelos propostos apresentaram diferenças preocupantes em relação ao modelo considerado usual. Dessa forma, ressalta-se, além da importância da consideração do efeito arco, a importância da consideração das ações horizontais no dimensionamento da estrutura em concreto armado que serve de apoio a edifícios em alvenaria estrutural. / This work deals with a safe and feasible numerical procedure based on finite element method that can be used to evaluate the importance of the horizontal actions when analyzing the interaction between a structural masonry building and a reinforced concrete support structure. The proposed models consider the arch effect with vertical and horizontal actions. It is important to notice that the vertical loads, dead and live loads from slabs and walls, are usually considered as uniformly distributed and directly applied on the support structure. Besides, the horizontal actions are usually not considered. The development of an automatic procedure that simplifies significantly the model of the interaction is shown and after this work presents several study cases of different buildings to emphasize the practical use of the proposed procedures. As observed in the studied examples, the results obtained through the proposed models present differences in relation to the model considered usual. In that way, it is pointed out, besides the importance of the consideration of the arch effect, the importance of the consideration of the horizontal actions in the design the reinforced concrete structure used as support to structural masonry buildings.

Este trabalho apresenta uma análise comparativa com três tipos de ligações entre paredes de alvenaria estrutural submetidas a ações verticais. O primeiro tipo de ligação é feito através de amarração direta de paredes de alvenaria. O segundo por amarração indireta solidarizada por telas metálicas e o terceiro, também com amarração indireta, porém, enrijecida por grampos metálicos ancorados em furos grauteados. O estudo é baseado em resultados obtidos por meio de um programa experimental realizado no laboratório de estruturas da EESC-USP. Os modelos utilizados são paredes em formato H, com cinco fiadas, em escala reduzida 1:3, os quais foram propostos por Capuzzo Neto (2005). A partir da análise experimental é obtida a resistência ao cisalhamento da interface no plano vertical de ligação entre a parede central e o flange todos os modelos ensaiados. Conclui-se que os modelos com amarração direta possuem maiores resistências ao cisalhamento, o que reforça o fenômeno da interação de paredes submetidas a ações verticais, além de apresentarem forma de ruptura caracterizada como frágil. Os modelos com amarração indireta, tanto com telas quanto com grampos, possuem resistências ao cisalhamento aproximadamente igual a 60% da encontrada para amarração direta, contudo, apresentam ruptura dúctil, com destaque para a ligação com grampos. / This work presents a comparative analysis of three types of connections between structural masonry walls under vertical loads. The first type is a set of running bond interconnected masonry walls. The second connection is obtained by means of steel meshes and the third, also stack bond, is hardened by metallic staples anchored in grouted holes. The study is based on an experimental program carried out in the laboratory of structures of the EESC-USP. The test specimens are H shaped third scale walls, with five courses, as proposed by Capuzzo Neto (2005). The experimental analysis allows for the evaluation of the shear strength of the vertical interface between the central wall and the flanges. The study shows that the models with running bond provide the largest shear strength, which corroborates the phenomenon of the walls’ interaction under vertical loads, and a fragile failure type. Both the stack bond specimens present a shear strength of roughly 60% of the running bond type, with ductile failure, specially for the stapled connection.

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 do presente trabalho é esclarecer, sob o ponto de vista estrutural, a interação de paredes em alvenaria estrutural cerâmica com amarração direta submetidas a ações verticais, por meio de análises experimentais e numéricas. Para permitir a execução de ensaios complexos, empregam-se as técnicas de modelos físicos reduzidos. São realizados estudos sobre os temas relacionados: interação de paredes de alvenaria estrutural não-armada, modelos físicos reduzidos e modelagem numérica da alvenaria. Realiza-se a caracterização dos materiais na escala reduzida e natural para determinar suas propriedades mecânicas e correlação entre as escalas. É desenvolvido numericamente e testado experimentalmente um corpo-de-prova para a determinação da resistência ao cisalhamento da alvenaria no plano vertical. Estuda-se, numérica e experimentalmente, a influência das características geométricas dos painéis de alvenaria, da presença de lajes e de cintas de amarração e do número de pavimentos. Verifica-se uma boa correlação entre os modelos reduzidos e em escala natural, quanto às principais propriedades da alvenaria, demonstrando a viabilidade de sua utilização, desde que se considere uma correta análise de semelhança. A modelagem numérica representa de forma adequada o comportamento global dos painéis de alvenaria. A cinta de amarração na fiada intermediária produz um prolongamento do comportamento linear dos painéis de alvenaria. Conclui-se, também, que a presença das lajes de concreto e a aplicação do carregamento dividido em diferentes pavimentos produzem efeitos benéficos no aspecto de resistência da alvenaria. / The main goal of the present work is to clarify, under the structural point of view, the interaction of walls with running bond under vertical loads, by means of experimental and numerical analyses. To allow the execution of complex tests, small-scale models techniques are used. The studies are accomplished on the related themes: interaction of structural masonry walls without reinforcement, small-scale models and masonry numerical modeling. The materials characterization is carried out in small and full scale to determine their mechanical properties and correlation between the scales. A specimen to evaluate the masonry shear strength in the vertical plane is numerically developed and experimentally tested. The influence of the geometric characteristics of the masonry panels, the slabs and bond-beams and the number of floors are also numerically and experimentally studied. A good correlation is verified between small and full scale models for the main masonry properties, demonstrating the viability of its use, since a correct similarity analysis is taken into account. The numerical modeling represents adequately the global behavior of masonry panels. The bond-beam in the intermediate course extends the linear behavior of the masonry panels. It is also concluded that the existence of the concrete slab and the load application in different levels enlarge the masonry load bearing capacity.

Os rejeitos de construção e demolição representam, atualmente, grande volume de material desperdiçado no canteiro de obra e fábricas de pré-moldados de concreto. A necessidade da reciclagem para o desenvolvimento auto-sustentável, de materiais produzidos a partir dos rejeitos de construção, é de grande importância sob o impacto ambiental, além de proporcionar economia aos construtores e produtores de artefatos de cimento. Ensaios de concretos e argamassas, utilizando agregado reciclado, resultam bom desempenho mecânico e são relativamente mais leves quando comparados aos respectivos materiais utilizando agregados naturais. A fabricação de blocos de concreto com função estrutural, produzido com agregados reciclados de fração entre 2,4 mm e 9,5 mm, combinada à fração miúda de agregados naturais, possibilitam a execução de edifícios de pequena altura. A utilização da fração miúda reciclada, na preparação de argamassas de assentamento e revestimento, apresenta comportamento eficiente ao conjunto alvenaria-argamassa. A caracterização dos agregados, o estudo de traço, a análise do desempenho físico e mecânico dos blocos, prismas e paredes de alvenaria estrutural, bem como correlações de eficiência e análise da influência da argamassa de assentamento e de revestimento em relação à resistência de aderência à tração, é uma necessidade para o conhecimento e utilização deste material / The building and demolition rejects represent, nowadays, a great amount of wasted material in buildings and plants of pre-molded of concrete. The necessity of recycling for the self-supporting development of materials produced from the building rejects, is of great importance under the enviromental impact, and besides it provides savings for the builers and producers of concrete goods. Tests with concrete and mortar, utilizing recycled aggregate, show a good mechanical performance and they are lighter when compared to the respective materials using natural aggregate. The fabrication of concrete blocks with structural function, produced with recycled aggregate of fraction between 2,4 mm and 9,5 mm, combined to the small fraction of natural aggregate, make possible the construction of low height buildings. The application of the recycled small fraction, in the preparation of foundation and revetment mortar, shows efficient employed with the set masonry-mortar. The aggregate characterization, the study of the proportion of ingredients for concrete, the analysis of the physical and mechanical performance of the blocks, prisms and walls of structural masonry, as well the correlations of efficiency and analysis of the influence of foundation and revetment mortar, relating to the resistence of adherence to traction, are necessities for the knowledge and utilization of this material

This work has as main objective to analyze the influence of the ceramic block geometry in the mechanical performance of the structural masonry, under centered compression, when mortars with resistance varied are used. Two types of ceramic blocks geometries are studied: one with drained walls (BPV) and the other with solid walls (BPM), possessing approximate resistances of 30MPa, in relation to their liquid area; also four mortar lines with resistances between 4MPa and 17Mpa were used. The experimental program includes the following compression essays: units, prisms and small walls, in which five prisms of two and three overlapping rows and four small walls of two and half blocks were made by 4 height rows. Also, the module of elasticity, so much for the mortars, blocks and prisms, as for the small walls was obtained. Among the several essayed combinations, the variance analysis of the samples submitted to the compression was made. Based on the analysis of the results, it may be concluded that the BPM block, is more efficient for the use in structural masonry than the BPV one, when an increment in the resistance of the masonry is needed, increasing the mortar resistance; that efficiency may be defined in the relation of the prisms resistance (two and three blocks) and of the small walls by the block. The small walls built with BPM blocks present a significant capacity to absorb strains, when high resistance mortar is used (the one used in this work); as for the BPV block, that difference was not so expressive. Therefore, the use of placement mortar with those resistances may potentiate the ceramic blocks masonry, depending on the geometry and the mechanical properties of the adopted blocks. / Este trabalho tem como objetivo principal analisar a influência da geometria do bloco cerâmico no desempenho mecânico da alvenaria estrutural, sob compressão centrada, quando utilizadas argamassas com resistências variadas. Estudam-se dois tipos de geometrias de blocos cerâmicos: uma de paredes vazadas (BPV) e outra com paredes maciças (BPM), possuindo resistências aproximadas de 30MPa em relação a área líquida dos mesmos; também foram utilizados quatro traços de argamassa com resistências entre 4MPa e 17MPa. O programa experimental abrange os seguintes ensaios de compressão: unidades, prismas e pequenas paredes. Foram confeccionados cinco prismas de duas e três fiadas sobrepostas e quatro pequenas paredes de dois blocos e meio por quatro fiadas de altura. Também foi obtido o módulo de elasticidade, tanto para as argamassas, blocos e prismas, quanto para as pequenas paredes. Entre as várias combinações ensaiadas, foi feito a análise de variância das amostras submetida à compressão. Com base na análise dos resultados, pode-se concluir que o bloco BPM é mais eficiente para o uso em alvenaria estrutural do que o BPV, quando se necessita um acréscimo na resistência da alvenaria, aumenta-se a resistência da argamassa, essa eficiência pode ser definida na relação da resistência dos prismas (dois e três blocos) e das pequenas paredes pela do bloco. As pequenas paredes construídas com blocos BPM apresentam uma significativa capacidade de absorver esforços, quando utilizada argamassa com resistência elevada (adotada nesse trabalho); quanto ao bloco BPV, essa diferença não foi tão expressiva. Sendo assim, a utilização de argamassa de assentamento com essas resistências pode potencializar a alvenaria de blocos cerâmicos, dependendo da geometria e das propriedades mecânicas dos blocos adotados.