O estudo abordado nesta tese relaciona-se ao comportamento de painéis com abertura constituídos por alvenaria estrutural de blocos. A motivação pelo tema teve como base um estudo anterior, em que o autor verificou a grande influência dos lintéis no comportamento do sistema de contraventamento de edifícios em alvenaria estrutural. O aspecto mais geral do estudo ora desenvolvido foi avaliar, de forma minuciosa, o efeito de acoplamento causado pela presença de lintéis no painel. Para tanto, foram realizados ensaios com modelos físicos reduzidos na escala 1:3, cujos resultados foram avaliados de modo qualitativo, sem o compromisso de determinar correlações com protótipos. Várias configurações de painéis isolados e painéis com abertura representativa de porta e janela foram ensaiadas, de modo a se avaliar o efeito de acoplamento gerado pelo lintel. Além disso, foram avaliados, também, os efeitos de diferentes intensidades de pré-compressão e de armaduras construtivas no comportamento do painel. A análise dos resultados experimentais foi dividida em duas etapas: aplicação da pré-compressão e aplicação da força horizontal. Na primeira foram verificadas as deformações axiais dos painéis e determinados os correspondentes módulos de deformação longitudinal. Na segunda etapa foram avaliados a rigidez e os efeitos da não-linearidade de forma geral, as deformações ocorridas nos lintéis e nas paredes de cada modelo, assim como em regiões críticas para o surgimento de fissuras, a exemplo dos cantos da abertura e da base das paredes. Além disso, foram realizadas modelagens numéricas de alguns painéis, utilizando-se o método dos elementos finitos, e os resultados obtidos foram comparados com os experimentais. Adicionalmente, foram avaliados alguns modelos simplificados na fase linear do comportamento dos painéis com abertura de porta, assim como na fase não-linear do painel isolado. / The present thesis deals with the behavior of block masonry walls with openings. The development of the work was motivated bya a previous study, where the author verified the large influence of the lintels on the behavior of the bracing system of structural masonry buildings. The main aspect of the study was the meticulous evaluation of the coupled effect provided by the lintels. Many experimental tests on third-scale models were carried out to analyze the phenomenon in a qualitative way, without the compromise of determinging correlations to the prototypes. Several configurations of isolated walls and panels with door and window openings were tested, evaluating the coupling action provided by the lintels. The effects of different pre-compression values and the presence f constructive steel bars were include on the study. The analaysis of the experimental results was performed in two stages: application of the vertical force before the application of horizontal force at the top. In the first stage axial strains were measured with the corresponding assessment of the longitudinal Young modulus of the panels. Te second stage included the stiffness computation and the evaluation of the non-linearity in a general sense, the strains on the lintel and the walls, and the critical cracking areas, such as wall's bases and corners. Experimental results were compared with those obtained with Finite Element modeling of the panels. Finally simplified models were presented for the linear phase of walls with openings and the non-linear behavior of the isolated panels.

Este trabalho 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 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.

O estudo abordado nesta tese relaciona-se ao comportamento de painéis com abertura constituídos por alvenaria estrutural de blocos. A motivação pelo tema teve como base um estudo anterior, em que o autor verificou a grande influência dos lintéis no comportamento do sistema de contraventamento de edifícios em alvenaria estrutural. O aspecto mais geral do estudo ora desenvolvido foi avaliar, de forma minuciosa, o efeito de acoplamento causado pela presença de lintéis no painel. Para tanto, foram realizados ensaios com modelos físicos reduzidos na escala 1:3, cujos resultados foram avaliados de modo qualitativo, sem o compromisso de determinar correlações com protótipos. Várias configurações de painéis isolados e painéis com abertura representativa de porta e janela foram ensaiadas, de modo a se avaliar o efeito de acoplamento gerado pelo lintel. Além disso, foram avaliados, também, os efeitos de diferentes intensidades de pré-compressão e de armaduras construtivas no comportamento do painel. A análise dos resultados experimentais foi dividida em duas etapas: aplicação da pré-compressão e aplicação da força horizontal. Na primeira foram verificadas as deformações axiais dos painéis e determinados os correspondentes módulos de deformação longitudinal. Na segunda etapa foram avaliados a rigidez e os efeitos da não-linearidade de forma geral, as deformações ocorridas nos lintéis e nas paredes de cada modelo, assim como em regiões críticas para o surgimento de fissuras, a exemplo dos cantos da abertura e da base das paredes. Além disso, foram realizadas modelagens numéricas de alguns painéis, utilizando-se o método dos elementos finitos, e os resultados obtidos foram comparados com os experimentais. Adicionalmente, foram avaliados alguns modelos simplificados na fase linear do comportamento dos painéis com abertura de porta, assim como na fase não-linear do painel isolado. / The present thesis deals with the behavior of block masonry walls with openings. The development of the work was motivated bya a previous study, where the author verified the large influence of the lintels on the behavior of the bracing system of structural masonry buildings. The main aspect of the study was the meticulous evaluation of the coupled effect provided by the lintels. Many experimental tests on third-scale models were carried out to analyze the phenomenon in a qualitative way, without the compromise of determinging correlations to the prototypes. Several configurations of isolated walls and panels with door and window openings were tested, evaluating the coupling action provided by the lintels. The effects of different pre-compression values and the presence f constructive steel bars were include on the study. The analaysis of the experimental results was performed in two stages: application of the vertical force before the application of horizontal force at the top. In the first stage axial strains were measured with the corresponding assessment of the longitudinal Young modulus of the panels. Te second stage included the stiffness computation and the evaluation of the non-linearity in a general sense, the strains on the lintel and the walls, and the critical cracking areas, such as wall's bases and corners. Experimental results were compared with those obtained with Finite Element modeling of the panels. Finally simplified models were presented for the linear phase of walls with openings and the non-linear behavior of the isolated panels.

Este trabalho apresenta a avaliação das tensões de cisalhamento nas interfaces verticais de paredes de alvenaria interconectadas em casos onde atuam simultaneamente carregamentos verticais e ações horizontais. Os valores obtidos para as máximas tensões de cisalhamento são comparados com as resistências estabelecidas na norma brasileira em vigor, NBR 10837 (ABNT, 1989), e no texto base para sua revisão. Os valores das referidas normas também são confrontados com valores experimentais, avaliando-se criticamente a aplicação dos limites normativos na prática de projetos de edifícios existentes. Adicionalmente, são avaliadas duas formas distintas de modelagem de edifícios de alvenaria estrutural, quando submetidos às ações horizontais. A primeira consiste em uma abordagem simplificada e bastante usual entre projetistas, a associação plana de paredes isoladas. Sua aferição é importante para fornecer ao projetista uma ferramenta que lhe permita obter resultados de maneira rápida e confiável. A segunda forma de modelagem é uma análise de pórtico tridimensional que permite uma análise mais completa das paredes de contraventamento, incluindo os efeitos das deformações por cisalhamento. Com o intuito de avaliar as diferenças observadas entre os dois modelos, foram empregados testes estatísticos, que permitem analisar se eles são estatisticamente iguais a um nível de significância de 5%. Para aquisição dos dados para as análises são feitos estudos de casos com quatro edifícios residenciais usuais, com diferentes arranjos arquitetônicos, variando-se o número de pavimentos em quatro, oito, doze e dezesseis, de modo a se obter maior representatividade dos resultados. Com os resultados obtidos nas avaliações, concluiu-se que os valores adotados como limites de resistência pelo texto base da revisão da NBR 10837 (ABNT, 1989) parecem ser rigorosos para realidade brasileira. Com relação à comparação dos modelos estudados, os testes estatísticos direcionam a uma conclusão importante, que é a de não haver diferença entre eles, para um nível de 5% de significância. / This work presents the evaluation of the shear stress at the vertical interfaces of interconnected masonry walls simultaneously subjected to vertical and horizontal loads. The obtained maximum shear stress values are compared to the shear strengths prescribed by the current Brazilian code, NBR 10837 (ABNT, 1989), and by its review base text. The prescribed values are also confronted with experimental values, critically evaluating the application of the regulatory limits in the practical design of existing buildings. Additionally, two different ways of modeling the structural masonry buildings when submitted by horizontal actions are evaluated. The first one is a simple approach, largely used by designers, that consists in the two dimensional association of isolated walls. Its evaluation is important to provide the designer with a quick and reliable analytical tool. The second way of modeling is a three dimensional frame analysis, which allows a more complete simulation of the shear walls, including the shear strain effects. In order to evaluate the differences between the two models, statistical tests were employed for examining whether they are statistically equal at a significance level of 5%. Case studies were performed taking into account four residential buildings with different architectural arrangements. The number of floors was also varied considering four, eight, twelve and sixteen, in order to obtain more meaningful results. The developed analysis showed that the strength limits prescribed by the review base text of the NBR 10837 (ABNT, 1989) seem to be very much strict according to the Brazilian common practice. Regarding the comparison of the studied analytical models, the statistical tests showed that there is no difference between them at a significance level of 5%.

A avaliação da capacidade de carga das estruturas de alvenaria submetidas a ações horizontais depende da confiabilidade dos modelos de dimensionamento utilizados. De fato, a alvenaria é um material heterogêneo com característica ortotrópicas. Além disso, por possuir juntas de argamassa que acarretam planos de fraqueza, geralmente a modelagem computacional desse tipo de estrutura apresenta grandes dificuldades. Um modelo robusto para alvenaria só pode ser desenvolvido por meio de uma descrição suficientemente precisa do comportamento mecânico individual de cada um dos seus componentes (unidades de alvenaria e a argamassa) e sobretudo nas juntas de argamassa, as quais são responsáveis pela maior parte dos fenômenos não-lineares que ocorrem na estrutura. Entretanto, diante da escassez de resultados experimentais, descrever esses comportamentos com a precisão e o rigor necessários é uma tarefa bastante difícil. Diante desta motivação, este trabalho se propôs a identificar e quantificar a influência da ligação unidade-argamassa, denominada junta, no comportamento estrutural de painéis de contraventamento de alvenaria estrutural executados com blocos de concreto. Assim, foram obtidos dados experimentais do comportamento da ligação unidade-argamassa e das partes componentes que posteriormente foram utilizados em modelagens computacionais realizadas para prever o comportamento estrutural de painéis de contraventamento submetidos a esforços horizontais no plano. Posteriormente, a partir dos resultados obtidos dos ensaios de painéis submetido a força horizontal e vertical e das modelagens numéricas propostas foi possível comparar os resultados experimentais e numéricos com os resultados obtidos pelo procedimento de dimensionamento da norma brasileira NBR 15812-1 (ABNT, 2010). Assim pode-se concluir que os valores da força horizontal máxima determinados a partir das recomendações da NBR 15812-1 (ABNT, 2010) apresentaram valores mais conservadores que os resultados experimentais e numéricos, como seria esperado. / The evaluation of load bearing capacity of masonry structures subjected to horizontal actions depends on the reliability of the dimensional models used. Masonry is indeed a heterogeneous material with orthotropic characteristics. In addition, due to its weak mortar joints, in general, the computational modeling of this type of structure presents major difficulties. A robust model for masonry structures can only be developed through a fairly accurate description of the individual mechanical behavior of each of its constituents (masonry units and mortar) and, especially, in the mortar joints, which are responsible for most nonlinear phenomena occurring in the structure. However, due to the lack of experimental data, describing these behaviors with the accuracy and rigor required is a rather difficult task. Hence, the objective of this study is to identify and quantify the influence of mortar-unit bond, also called joint, on the structural behavior of concrete block masonry shear walls. Accordingly, the experimental data of the behavior of the mortar-unit bond and the constituents, which were further used in the numerical modeling developed to predict the structural behavior of shear wall subjected to horizontal forces in the plane, were obtained. Subsequently, from the results obtained in the assays of shear walls subjected to a horizontal and vertical force and the numerical modeling proposed it was possible to compare the experimental and numerical results with those obtained by mean of the Brazilian Code NBR 15812-1 (ABNT, 2010). Therefore, it can be concluded that the values of maximum horizontal force determined according to the recommendations of Brazilian Code design criterion are more conservative values than the experimental and numerical values, as expected.

Este trabalho apresenta a avaliação das tensões de cisalhamento nas interfaces verticais de paredes de alvenaria interconectadas em casos onde atuam simultaneamente carregamentos verticais e ações horizontais. Os valores obtidos para as máximas tensões de cisalhamento são comparados com as resistências estabelecidas na norma brasileira em vigor, NBR 10837 (ABNT, 1989), e no texto base para sua revisão. Os valores das referidas normas também são confrontados com valores experimentais, avaliando-se criticamente a aplicação dos limites normativos na prática de projetos de edifícios existentes. Adicionalmente, são avaliadas duas formas distintas de modelagem de edifícios de alvenaria estrutural, quando submetidos às ações horizontais. A primeira consiste em uma abordagem simplificada e bastante usual entre projetistas, a associação plana de paredes isoladas. Sua aferição é importante para fornecer ao projetista uma ferramenta que lhe permita obter resultados de maneira rápida e confiável. A segunda forma de modelagem é uma análise de pórtico tridimensional que permite uma análise mais completa das paredes de contraventamento, incluindo os efeitos das deformações por cisalhamento. Com o intuito de avaliar as diferenças observadas entre os dois modelos, foram empregados testes estatísticos, que permitem analisar se eles são estatisticamente iguais a um nível de significância de 5%. Para aquisição dos dados para as análises são feitos estudos de casos com quatro edifícios residenciais usuais, com diferentes arranjos arquitetônicos, variando-se o número de pavimentos em quatro, oito, doze e dezesseis, de modo a se obter maior representatividade dos resultados. Com os resultados obtidos nas avaliações, concluiu-se que os valores adotados como limites de resistência pelo texto base da revisão da NBR 10837 (ABNT, 1989) parecem ser rigorosos para realidade brasileira. Com relação à comparação dos modelos estudados, os testes estatísticos direcionam a uma conclusão importante, que é a de não haver diferença entre eles, para um nível de 5% de significância. / This work presents the evaluation of the shear stress at the vertical interfaces of interconnected masonry walls simultaneously subjected to vertical and horizontal loads. The obtained maximum shear stress values are compared to the shear strengths prescribed by the current Brazilian code, NBR 10837 (ABNT, 1989), and by its review base text. The prescribed values are also confronted with experimental values, critically evaluating the application of the regulatory limits in the practical design of existing buildings. Additionally, two different ways of modeling the structural masonry buildings when submitted by horizontal actions are evaluated. The first one is a simple approach, largely used by designers, that consists in the two dimensional association of isolated walls. Its evaluation is important to provide the designer with a quick and reliable analytical tool. The second way of modeling is a three dimensional frame analysis, which allows a more complete simulation of the shear walls, including the shear strain effects. In order to evaluate the differences between the two models, statistical tests were employed for examining whether they are statistically equal at a significance level of 5%. Case studies were performed taking into account four residential buildings with different architectural arrangements. The number of floors was also varied considering four, eight, twelve and sixteen, in order to obtain more meaningful results. The developed analysis showed that the strength limits prescribed by the review base text of the NBR 10837 (ABNT, 1989) seem to be very much strict according to the Brazilian common practice. Regarding the comparison of the studied analytical models, the statistical tests showed that there is no difference between them at a significance level of 5%.

A avaliação da capacidade de carga das estruturas de alvenaria submetidas a ações horizontais depende da confiabilidade dos modelos de dimensionamento utilizados. De fato, a alvenaria é um material heterogêneo com característica ortotrópicas. Além disso, por possuir juntas de argamassa que acarretam planos de fraqueza, geralmente a modelagem computacional desse tipo de estrutura apresenta grandes dificuldades. Um modelo robusto para alvenaria só pode ser desenvolvido por meio de uma descrição suficientemente precisa do comportamento mecânico individual de cada um dos seus componentes (unidades de alvenaria e a argamassa) e sobretudo nas juntas de argamassa, as quais são responsáveis pela maior parte dos fenômenos não-lineares que ocorrem na estrutura. Entretanto, diante da escassez de resultados experimentais, descrever esses comportamentos com a precisão e o rigor necessários é uma tarefa bastante difícil. Diante desta motivação, este trabalho se propôs a identificar e quantificar a influência da ligação unidade-argamassa, denominada junta, no comportamento estrutural de painéis de contraventamento de alvenaria estrutural executados com blocos de concreto. Assim, foram obtidos dados experimentais do comportamento da ligação unidade-argamassa e das partes componentes que posteriormente foram utilizados em modelagens computacionais realizadas para prever o comportamento estrutural de painéis de contraventamento submetidos a esforços horizontais no plano. Posteriormente, a partir dos resultados obtidos dos ensaios de painéis submetido a força horizontal e vertical e das modelagens numéricas propostas foi possível comparar os resultados experimentais e numéricos com os resultados obtidos pelo procedimento de dimensionamento da norma brasileira NBR 15812-1 (ABNT, 2010). Assim pode-se concluir que os valores da força horizontal máxima determinados a partir das recomendações da NBR 15812-1 (ABNT, 2010) apresentaram valores mais conservadores que os resultados experimentais e numéricos, como seria esperado. / The evaluation of load bearing capacity of masonry structures subjected to horizontal actions depends on the reliability of the dimensional models used. Masonry is indeed a heterogeneous material with orthotropic characteristics. In addition, due to its weak mortar joints, in general, the computational modeling of this type of structure presents major difficulties. A robust model for masonry structures can only be developed through a fairly accurate description of the individual mechanical behavior of each of its constituents (masonry units and mortar) and, especially, in the mortar joints, which are responsible for most nonlinear phenomena occurring in the structure. However, due to the lack of experimental data, describing these behaviors with the accuracy and rigor required is a rather difficult task. Hence, the objective of this study is to identify and quantify the influence of mortar-unit bond, also called joint, on the structural behavior of concrete block masonry shear walls. Accordingly, the experimental data of the behavior of the mortar-unit bond and the constituents, which were further used in the numerical modeling developed to predict the structural behavior of shear wall subjected to horizontal forces in the plane, were obtained. Subsequently, from the results obtained in the assays of shear walls subjected to a horizontal and vertical force and the numerical modeling proposed it was possible to compare the experimental and numerical results with those obtained by mean of the Brazilian Code NBR 15812-1 (ABNT, 2010). Therefore, it can be concluded that the values of maximum horizontal force determined according to the recommendations of Brazilian Code design criterion are more conservative values than the experimental and numerical values, as expected.