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.

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.

Orientador : Jefferson Sidney Camacho / Banca: Luiz Roberto Prudêncio Júnior / Banca: José Antônio Matthiesen / Resumo: Com a finalidade de contribuir para um melhor entendimento sobre a distribuição das ações verticais entre paredes de edifícios de alvenaria estrutural de blocos cerâmicos, foi desenvolvido no presente trabalho uma série de ensaios que visam a análise da eficiência de dois tipos de ligações usuais entre paredes: as ligações de amarração direta (contrafiada) e as ligações com amarração indireta, através de grampos metálicos e graute. Para a consecução desses objetivos foram desenvolvidos diferentes programas experimentais, que contemplaram desde a caracterização das propriedades mecânicas dos componentes da alvenaria (blocos, argamassa, graute e aço) até a ensaios em corpos-de-prova (paredes "H") representativos das formas de ligações em estudo. Com o objetivo de se encontrar correlações com estes tipos de ligações, foram desenvolvidos, em paralelo, ensaios de cisalhamento em unidades (blocos) e ensaios em prismas especiais, aqui chamados prismas cavaletes. Por fim, os resultados experimentais obtidos no presente trabalho foram comparados com os resultados encontrados em modelos reduzidos, nas escalas 1:3 e 1:5, obtidos da revisão bibliográfica. / Abstract: With the intend to contribute for a better understanding about the vertical loads spreading between the ceramic blocks walls of a structural masonry building, it was developed within the present work a series of tests aiming the analysis of the efficiency of two usual walls connections, one directly connected (stretcher, bond) and the other indirectly connected throughout steel staples and grout. For the attainment of these objectives it was developed different experimental programs, which contemplated since the mechanical properties characterization of the masonry componentes (blocks, mortar, grout and steel) until the tests on the studying connections representative specimen ("H" walls). Aiming to find the correlations for these types of connections, it was also developed, in parallel, shearing tests on the units (blocks) and tests on special prisms, called here by "rack prisms". At the end, the experimental results obtained upon the present work were matched with the found small-scale results, on the (1:3) and (1:5) scales, obtained from the bibliographic revision. / Mestre

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.

Orientador: Jefferson Sidney Camacho / Banca: Rogério de Oliveira Rodrigues / Banca: Marcio Roberto Silva Correa / Resumo: Esta pesquisa foi realizada com o intuito de se conhecer, através de análise teórico- experimental, a distribuição das ações verticais ao longo da altura das paredes de um edifício em alvenaria estrutural cerâmica não armada em escala reduzida. O edifício em questão é formado por quatro pavimentos, blocos cerâmicos e lajes maciças estando apoiado sobre sistema de vigas baldrames e estacas, sendo que as estacas estão sobre um pequeno radier. Após obtenção dos resultados experimentais necessários, foram feitas análises teóricas da distribuição das ações verticais, utilizando-se dos modelos de cálculos atualmente conhecidos e também através de um software comercial baseado no Método dos Elementos Finitos. Fez- se comparações com os resultados obtidos através dos ensaios experimentais com o intuito de verificar qual modelo de cálculo melhor representou o comportamento da alvenaria. A fim de avaliar a distribuição das ações verticais, o edifício foi ensaiado através de carregamentos uniformemente distribuídos - bandejas com água - sobre as lajes dos diferentes pavimentos, medindo assim, os valores de reações de apoio nos pontos instrumentados. Como principal conclusão, verificou-se que para cálculos manuais de distribuição de ações verticais as paredes não devem ser tratadas como isoladas, mesmo para edifícios de pequena altura, com poucos pavimentos, mas como pertencentes a determinado grupo, por causa da existência de interação entre elas. / Abstract: This research was carried out in order to know, through theoretical and experimental analysis, the distribution of vertical loads along the height of the walls of a building in unreinforced structural masonry with ceramic blocks in small scale. The building in question consists of four floors, ceramic blocks and slabs being supported on system foundation beams and piles, the piles are upon a small raft. After obtaining the necessary experimental results were made theoretical analysis of the vertical loads distribution, using the currently model calculations and also with a commercial software based on finite element method. Comparisons were made with the results obtained from experimental tests with in order to determine which calculation model best represented the behavior of masonry. In order to evaluate the distribution of vertical loads, the building was tested by imposing uniformly distributed loads - trays with water - upon the slabs of different floors, thus measuring the values of support reactions at points instrumented. The main conclusion, it was found that for manual calculations of the distribution of vertical loads the walls should not be treated as isolated, even for buildings of small height, with few floors, but as belonging to a particular group, because of interaction between them. / Mestre

Orientador: Jefferson Sidney Camacho / Resumo: Este trabalho tem como objetivo principal a análise entre os modelos simplificados de paredes individuais (PI), grupos isolados de paredes (GIP), grupos de paredes com interação (GPCI) e simulações numéricas (elementos finitos) para determinação da distribuição dos esforços verticais na alvenaria estrutural. Para tal, inicialmente foi efetuado uma revisão bibliográfica para estudo do comportamento da distribuição dos esforços verticais nas paredes e suas interfaces de ligação além de conceitos de discretização da alvenaria estrutural em elementos finitos e os modelos simplificados de dimensionamento. A discretização do modelo em elementos finitos foi realizada utilizando o conceito de macromodelagem e as características dos materiais foram adotadas de acordo com as normas vigentes. Em relação aos grupos de paredes isolados, foi possível identificar um comportamento de uniformização das forças verticais de acordo com o número de pavimentos. Buscou-se também, uma caracterização da uniformização das forças verticais relacionadas com as medidas geométricas dos grupos de parede com interação. Dentre os valores obtidos pelo modelo simplificado de grupos de paredes com interação e a simulações numéricas, considerando o modelo arquitetônico adotado, verificou-se que as taxas de interação tendem a valores de 20%, além da identificação de alguns fenômenos que devem ser melhores investigados. / Mestre

The use of the structural masonry can help to reduce the habitational deficit in Brazil, for being a constructive economic and rational system. It is formed by the junction of blocks united with an establishment mortar. This work has as purpose to analyze experimentally, through a factorial planning 32, the influence of the compressive strength and of the thickness of the bedding mortar in the mechanical acting of no grouted prisms of structural clay blocks, one of the methods adopted by the Brazilian standard for analysis of the masonry. For this, it was studied blocks of same compressive strength, making prisms of two blocks with variable thickness of 10 mm, 15 mm and 20 mm and equivalent resistances to 50%, 100% and 150% of the strength of the block in the gross area. With the results of the tests, it was gotten to build representative models of the effects individual and united of the variables thickness and compressive strength of the mortar. / Uma das saídas para diminuir o déficit habitacional no Brasil é a utilização de sistemas construtivos econômicos e racionais. A alvenaria estrutural pode ser apontada como uma das soluções. Ela é formada pela junção de blocos unidos com uma argamassa de assentamento. Este trabalho objetivou analisar experimentalmente, através de um planejamento fatorial 32, a influência da resistência à compressão e da espessura da camada de assentamento no desempenho mecânico de prismas de blocos estruturais cerâmicos não grauteados, um dos métodos adotados pela norma brasileira para análise da alvenaria. Para isto, foram estudados blocos de mesma resistência à compressão, confeccionando prismas de dois blocos com espessuras variáveis de 10 mm, 15 mm e 20 mm e resistências equivalentes a 50%, 100% e 150% da resistência do bloco na área bruta. Com os resultados dos ensaios, conseguiu-se constatar a influência destes parâmetros e construir modelos estatísticos representativos dos efeitos individuais e conjunto das variáveis estudadas.

OLIVEIRA, A. H. L. B. Evolução da resistência à compressão de prismas de blocos de concreto: análise experimental e modelagem matemática. 2016. 128 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil)-Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-10-27T11:03:50Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_ahlboliveira.pdf: 2954070 bytes, checksum: a901b134d2b5e4a8ab5e2aeb1a390f93 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-10-30T18:59:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_ahlboliveira.pdf: 2954070 bytes, checksum: a901b134d2b5e4a8ab5e2aeb1a390f93 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-30T18:59:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_ahlboliveira.pdf: 2954070 bytes, checksum: a901b134d2b5e4a8ab5e2aeb1a390f93 (MD5) Previous issue date: 2016-08-19 / This paper presents an experimental study in order to assess the evolution of the compressive strength of masonry, throughout the ages, through the materials resistance study consisting of two structural concrete blocks and propose a mathematical model able to estimate compressive strength of the prisms at different ages. For this purpose, the compressive strength tests were performed and prisms modulus of elasticity without grout and with grout, in ages of 7, 14 and 28 days, using three different resistances blocks, two types of mortar of industrialized and two lines of grout , totaling 12 different types of prisms. Moreover, in these ages, mortar and grout was evaluated for compressive strength and modulus of elasticity. It also evaluated the evolution of the mortar resistance, depending on the molding method and form of the specimens. It adds that the prisms were evaluated regarding the interference of their nominal and effective dimensions in the result of the compressive strength test. From the analysis of the test results, there is no significant interference of the dimensions of the prisms on the results of the compressive strength test, and no significant differences in relation to the body-of-proof mortar format and the respective result of resistance compression. It was also observed that the compressive strength results after 14 days is very close to the value obtained after 28 days (greater than 80%). It was concluded that also influence of components in the final strength of the prisms can be analyzed at seven days, so that if, at 7 days, a resistance increased in block causes increase in resistance in the prism, this same effect is observed after 28 days; Likewise, if, at 7 days, a resistance increase in the grout causes a decrease in resistance in the prism, this same effect is observed after 28 days. Finally, this study was able to provide three expressions for estimating prisms Compressive strength at different ages (7, 14 and 28 days), with grout or not, from the compressive strength of the units. / Este trabalho apresenta um estudo experimental com o objetivo de avaliar a evolução da resistência à compressão da alvenaria estrutural, ao longo das idades, através do estudo da resistência de primas, constituídos por dois blocos estruturais de concreto e propor um modelo matemático capaz de estimar a resistência à compressão dos prismas em diferentes idades. Para tanto, foram realizados ensaios de resistência à compressão e módulo de deformação de prismas não grauteados e grauteados, em idades de 7, 14 e 28 dias, utilizando blocos de três diferentes resistências, dois tipos de argamassa de assentamento industrializada e dois traços de graute, totalizando 12 diferentes tipos de prismas. Ademais, nas referidas idades, a argamassa e o graute foram avaliados quanto à resistência à compressão e ao módulo de deformação. Também foi avaliada a evolução da resistência da argamassa de assentamento, em função do método de moldagem e forma dos corpos de prova. Acrescenta-se que os prismas foram avaliados a respeito da interferência das suas dimensões nominais e efetivas no resultado do ensaio de resistência à compressão. A partir da análise dos resultados dos ensaios, não há interferência significativa das dimensões dos prismas nos resultados do ensaio de resistência à compressão, bem como não há diferenças significativas em relação ao formato do corpo-de-prova da argamassa e o respectivo resultado de resistência à compressão. Também observou-se que os resultados de resistência à compressão aos 14 dias é bem próximo do valor obtido aos 28 dias (superior a 80%). Concluíu-se também que a influência dos componentes na resistência final dos prismas pode ser analisada aos sete dias, de modo que, se, aos 7 dias, um aumento de resistência no bloco provoca aumento de resistência no prisma, esse mesmo efeito será observado aos 28 dias; da mesma forma, se, aos 7 dias, um aumento de resistência no graute provoca diminuição da resistência no prisma, esse mesmo efeito será observado aos 28 dias. Por fim, o presente trabalho foi capaz de fornecer três expressões para a estimativa de resistência à compressão de prismas, em diferentes idades (7, 14 e 28 dias), grauteados ou não, a partir das resistências à compressão das unidades.

Atualmente, a alvenaria estrutural é utilizada em empreendimentos habitacionais de larga escala, nos quais as exigências de racionalização, controle, rapidez e custo são mais bem contemplados pelo sistema. No Brasil, existem empreendimentos de até 16 pavimentos construídos com blocos de alta resistência e alto controle tecnológico. A construção de edificações com maiores alturas exige o aumento da capacidade de absorção de esforços de compressão e tração. Para isso, são inseridas barras de aço nos vazados dos blocos e consolidadas com graute, a fim de aumentar a capacidade portante do conjunto. Entretanto, a influência da aderência graute/ bloco cerâmico no comportamento mecânico da alvenaria estrutural ainda é uma dúvida, visto que a NBR 15812 - 1 (ABNT, 2010) não especifica um valor de resistência para aderência graute/ bloco cerâmico, somente para graute/ aço. Frente a essa constatação, a presente pesquisa tem o objetivo de avaliar a influência da aderência graute/ bloco cerâmico estrutural no comportamento mecânico do conjunto, para determinar um valor de tensão de aderência que possa contribuir com a NBR 15812-1 (ABNT, 2010) Para isso, foram utilizados quatro tipos de blocos cerâmicos, com variação da geometria interna dos vazados e resistência mecânica à compressão. O graute foi padronizado em somente uma resistência, sendo essa de 30 MPa. Para desenvolvimento da pesquisa, inicialmente foi realizada a caracterização dos materiais e, posteriormente, realizados ensaios de push-out, resistência à compressão de blocos preenchidos com graute e microscopia óptica. Os resultados revelaram que a aderência graute/ bloco cerâmico estrutural é superior à resistência mecânica à tração do bloco cerâmico, e que a ruptura do conjunto ocorre primeiramente no bloco. Os resultados também constataram aumento da resistência mecânica à compressão axial nos blocos preenchidos com graute. / Currently, structural masonry is used in large-scale housing projects, in which the requirements of rationalization, control, speed and cost are better covered by the system. In Brazil there are projects of up to 16 floors built with high resistance and high technological control blocks. The construction of buildings with higher heights requires the increase of the capacity of absorption of compression and traction forces. For this, steel bars are inserted into hollow blocks which are then consolidated with grout in order to increase the load-bearing capacity of the assembly. However, the influence of ceramic block/grout adhesion in the mechanical behavior of structural masonry is still unknown since the NBR 15812-1 (ABNT, 2010) standard does not specify a resistance value for grout/ceramic block adhesion, only for grout/steel adhesion. In view of this finding, the present research has the objective of evaluating the influence of the structural ceramic block/grout adhesion on the mechanical behavior of the assembly in order to determine a value of adhesion tension that can contribute to the NBR 15812-1 (ABNT, 2010) standard For this purpose four types of ceramic blocks with a variation in the internal geometry of the hollow spaces and mechanical strength to compression were used. Grout was standardized in only one strength of 30 MPa. For development of the research, initially the characterization of the materials was performed and, subsequently, the tests of push-out and compressive strength of grout-filled blocks and light microscopy. The results showed that the grout/ceramic block adhesion is superior to the mechanical tensile strength of the ceramic block and, therefore, the rupture of the assembly will occur first in the block. The results also showed a significant increase of the mechanical resistance to axial compression in blocks filled with grout.

This work surveys the main procedures and intervenient factors in order to select a constructive technology focusing on structural masonry systems. The listing is simple and easy to analyze; therefore, it proportionates a safe orientation. Besides, the main items which are considered to the introduction of new technologies in companies of civil construction are listed. In addition, the aid theory of decision making is analyzed concerning the technological employment. The research results show criteria that are perceived in a given space-time, therefore, they may vary and modify themselves since they do not express absolute values. Firstly, a questionnaire was applied to managers, engineers and owners of civil construction companies from Santa Maria. The questionnaire was about the choice of this new technology employed, i.e., structural masonry, in order to list the main conditions, benefits and pathologies of this structural system. Based on the diagnosis of both the questionnaire and the bibliographic revision about the aspects related to quality management and competitive strategies, one established a criteria list that should be observed whenever one intends to implant and to select a new technology in the civil construction works. The most relevant criteria concerning new techniques were listed; however, the decisor responsible for selecting the new technique should evaluate the criteria that will be important to a certain undertaking which situates the company in the market. Whatever the chosen alternative, such choice should be based on criteria that assure service to most users needs. / O presente trabalho levanta os principais procedimentos e fatores intervenientes para selecionar uma tecnologia construtiva, pondo em foco o sistema de alvenaria estrutural. A listagem mostra-se simples, de fácil análise, proporcionando assim uma orientação segura. Também, nele, listam-se os principais itens que são considerados para a introdução de novas tecnologias nas empresas de construção civil e, ainda, analisa-se a teoria de auxílio à tomada de decisão referente ao emprego tecnológico. Os resultados da pesquisa exibem critérios percebidos em um dado espaço de tempo, portanto, podem variar e podem se modificar, já que não traduzem valores absolutos. Parte-se de um questionário aplicado a dirigentes, engenheiros e proprietários de empresas de construção civil, da cidade de Santa Maria, acerca da escolha da nova tecnologia empregada, no caso, a alvenaria estrutural, de forma a listar os principais condicionantes, benefícios e patologias desse sistema estrutural. A partir do diagnóstico, do questionário e da revisão bibliográfica dos aspectos relacionados à gestão da qualidade e das estratégias competitivas, estabelece-se uma lista de critérios que devem ser observados, sempre que se pretender implantar e selecionar uma nova tecnologia nas obras da construção civil. Listam-se os critérios mais relevantes a respeito das novas técnicas, porém cabe ao decisor, a quem seleciona a nova técnica, avaliar os critérios que serão importantes para um determinado empreendimento que situa a empresa ante o mercado. Seja qual for a alternativa escolhida, tal escolha deverá ser fundamentada em critérios que assegurem atendimento da maioria das necessidades dos usuários.