Alvenaria estrutural - Cusro de pós-graduação em engenharia civil

1. Alvenaria Estrutural
Prof. Maria Fernanda F. de Oliveira
mffoliveira@gmail.com
mariafer@eng.uerj.br
Aula 2 – Materiais
• Unidade, argamassa, graute e armadura
• Alvenaria

2. Unidades
Concreto Cerâmica Sílico-calcárea
(Parsekian, 2012)
Unidades maciças ou tijolos
Índice de vazios <= 25% da área total
Unidades vazadas ou blocos
Índice de vazios > 25% da área total
(Tauil e Nese, 2010)
(Ramalho e Correa, 2003)

3. Unidades
Área bruta, área líquida, área efetiva
área bruta área líquida área efetiva
área de argamassa
(Parsekian, 2012)
- Tensão em relação à área bruta
Classificação quanto à forma
paredes vazadas paredes externas e
internas maciças
paredes externas maciças
e internas vazadas perfurado
(Parsekian, 2012)
(cerâmicos)

4. Unidades
Família de blocos
- Bloco inteiro, meio bloco, blocos de amarração L e T (encontro de paredes), blocos compensadores e
blocos tipo canaleta
(Tauil e Nese, 2010)
Família de blocos 14 x 39

5. Unidades
Requisitos funcionais
- Resistência a esforços mecânicos
(tração, compressão)
- Durabilidade frente a agentes agressivos
- Estabilidade
- Precisão dimensional
- Resistência à penetração de chuva, isolamento térmico e acústico
Características importantes
- Material anisotrópico (geometria diferente nas direções)
- Resistência à compressão: principal medida de qualidade da unidade!
- Módulo de elasticidade e diagrama tensão-deformação: material frágil com trecho de amolecimento
- Resistência à tração: grande influência no mecanismo de ruptura
- Massa, densidade, volume e área
- Teor de umidade e índice de absorção de água: influência na interação entre bloco e argamassa
- Variações volumétricas: dilatação térmica, retração, expansão higroscópica, fluência (previsão de juntas)
- Resistência ao fogo
São determinantes para a resistência à compressão, ao
cisalhamento e à tração da alvenaria.
(Parsekian, 2012)

6. Unidades
Blocos cerâmicos
14 x 19 x 29 cm
fbk = 8 MPa
Fabricante, dimensão,
EST, lote de fabricação
https://www.construrohr.com.br/produtos-detalhe/91
𝑓𝑏𝑘 ≥ 3 MPa
Resistência característica à compressão (fbk)
(NBR 15270-1)
Resistência à tração (fbt)
𝑓𝑏𝑡 ~0,1 𝑓𝑏𝑘
Tração na flexão:
(40 a 50% maior
que a tração direta)
Lopes (2014)
(NBR 15270-1)

7. Unidades
Blocos cerâmicos
Absorção de água
Absorção de água inicial (AAI):
baixo prejudica a aderência (falta de sucção de argamassa)
alto resulta em argamassa fraca sobre a superfície do bloco (excesso de
sucção de água)
Índice de absorção de água: 8 a 21%
Coeficiente de expansão térmica
Varia com a matéria prima da fabricação: 0,0045 a 0,0072 mm/m/ºC
Expansão higroscópica
Com a absorção de água do ambiente, ocorre uma expansão da unidade ao longo do tempo, irreversível
Baixa fluência do bloco isoladamente. Na alvenaria, por causa da argamassa, há fluência.
Fluência
juntas

8. Unidades
(NBR 15270-1)
Blocos cerâmicos
(Estrutural)

9. Unidades
Blocos de concreto
(Mata, 2011)
Resistência característica à compressão (fbk)
𝑓𝑏𝑘 ≥ 6 MPa Blocos em paredes externas
sem revestimento
𝑓𝑏𝑘 ≥ 4 MPa Blocos em paredes internas
ou externas com revestimento
(até 20 MPa)
14 x 19 x 29 cm
http://www.multibloco.com
.br/produtos/detalhe.asp?c
od=24
(NBR 6136)
Resistência à tração (fbt)
𝑓𝑏𝑡 ~0,1 a 0,2 𝑓𝑏𝑘
Tração na flexão:
(NBR 6136)

10. Unidades
Blocos de concreto
Absorção de água
Relacionada com o potencial de retração e durabilidade do bloco, influência na aderência da argamassa.
Coeficiente de expansão térmica
Varia com a matéria prima da fabricação: 0,008 mm/m/ºC (agregado leve) a 0,009 mm/m/ºC (agregado normal)
Retração
Continua a se deformar sob carregamento constante. Após 1 ano sob tensão constante, a maior parte da
deformação já ocorreu.
Fluência
juntas
Diminuição das dimensões do bloco por secagem (após ciclos de molhagem e secagem) e por carbonatação
(reação com dióxido de carbono do ar), irreversível.

11. Unidades
Obrigatório para aplicação abaixo do nível do solo
Máximo 1 pavimento
Máximo 2 pavimentos
Máximo 5 pavimentos
(NBR 6136)
Blocos de concreto

12. Argamassa
- Solidarizar as unidades e compensar imperfeições e variações dimensionais
- Transmitir e uniformizar as tensões entre as unidades de alvenaria
- Absorver pequenas deformações
- Prevenir a entrada de água e de vento nas edificações
- Contribuir para a resistência da parede de maneira adequada
Função
Composição
- Cimento + cal + areia: maximizam as vantagens e minimizam as desvantagens dos aglomerantes (cimento e cal)
- Argamassa mais fortes (cimento + areia) não são recomendadas: muito rígidas, baixa capacidade de absorver
deformações (tensões elevadas e fissuração)
- Argamassa muito fracas (cal + areia) não são recomendadas: resistência à compressão e de aderência muito baixas,
prejudicando a resistência da alvenaria.
Características
- Trabalhabilidade, consistência, retenção de água, aderência, resiliência (acomoda deformações), resistência à compressão
(valor e tempo)

13. Argamassa
Resistência característica à compressão (fa)
𝑓𝑎 ≤ 1,5 𝑓𝑏𝑘 (NBR 16868-1)
Para evitar risco de fissuras
(NBR 13281)
𝑓𝑎 ≥ 1,5 MPa
𝑓𝑎 ≥ 0,7 𝑓𝑏𝑘
Indicativo inicial
(Parsekian, 2012)
(Parsekian, 2012)

14. Argamassa
Traço
(Parsekian, 2012)

15. Graute
- Cimento + areia (graute fino) ou cimento + areia + brita 0 (graute grosso)
Função
- Aumentar a resistência em pontos localizados (verga, contraverga, coxim)
- Aumentar a seção transversal das unidades (aumento da capacidade portante da alvenaria à compressão)
- Solidarizar blocos com as armaduras de modo a trabalharem monoliticamente (permitir que armaduras resistam
às tensões de tração)
- Concreto com agregados de pequena dimensão e relativamente fluido
Propriedades importantes
- Consistência (coesão, baixa segregação e fluidez)
- Estabilidade volumétrica
- Boa absorção da pasta de cimento pelo bloco (aderência)
- Resistência à compressão (valor e temp)

16. Graute
Resistência característica à compressão (fgk)
𝑓𝑔𝑘 ≥ 15 MPa (NBR 16868-1)
Dosagem básica
𝑓𝑔𝑘 ≥ 2 𝑓𝑏𝑘 (NBR 10837 - cancelada)
* Quando especificado o graute, a sua influência deve ser
verificada em laboratório
(Parsekian, 2012)

17. Bloco + argamassa + graute
(NBR 16868-1)
Recomendação para especificação dos materiais
bloco, argamassa, graute

18. Bloco + argamassa + graute
(NBR 16868-1)
Recomendação para especificação dos materiais

19. Armadura
Função
- Resistira a esforços de tração e cisalhamento
- Aumentar a resistência a cargas centradas
- Conectar paredes ou outros elementos distintos
- Controle de fissuração a deformações de retração e térmicas
- Permitir ductilidade em situações de ações sísmicas
(slides Prof. Mauro César de Brito e Silva)
Armadura galvenizada para junta
de argamassa
(fmax = 6.3 mm)
Barra para armadura
longitudinal
(fmax = 25 mm)
ABNT NBR 7480, E = 210 GPa

20. Armadura
https://www.tecnyltelas.com.br/linha-de-produtos/tela-
para-amarracao-de-alvenaria-soldafix/4
https://lume-re-demonstracao.ufrgs.br/alvenaria-
estrutural/funcao_armadura.php
Tela para amarração
indireta de paredes
Tela para amarração de
parede com pilares
Ganchos para amarração
indireta de paredes

21. Alvenaria
Características gerais
✓ Blocos + juntas de argamassa + graute
✓ Material compósito, heterogêneo e anisotrópico
✓ Comportamento semi-frágil
✓ Resistência à compressão elevada
✓ Baixa resistência à tração das fiadas (adesão entre blocos e argamassa)
 Depende da geometria e do arranjo dos blocos e juntas de argamassa
 Depende da qualidade da execução (mão de obra), idade e procedimento de cura
 Depende das reações químicas e da degradação física sofrida pelo material
 Depende do carregamento (no plano e fora do plano)
 Depende da direção das tensões principais com relação à direção das fiadas

22. Alvenaria - Compressão simples
Ensaios de prismas
NBR 16868-3
(NBR 16868-3, 2020) (Fortes, 2012)
- Prismas ocos ou cheios (greauteados)
- 2 blocos ou 4 tijolos
- Resistência característica à compressão simples do prisma (fpk)
- Módulo de deformação longitudinal secante (Ep)

23. Alvenaria - Compressão simples
Ensaio de prisma de 3 blocos
Mata (2011)
Noort (2012)
Ruptura por
fendilhamento
Parsekian et al. (2012)
Ea < Eu
Rompimento por
tração no bloco
Ensaios de prismas
Comportamento

24. Alvenaria - Compressão simples
Parsekian et al. (2012)
Ea < Eu
Parsekian et al. (2012)
Ensaios de prismas
Comportamento

25. Alvenaria - Compressão simples
Ensaios de prismas
Influência da espessura da junta
Parsekian et al. (2012)

26. Alvenaria - Compressão simples
Ensaios de prismas
Parsekian et al. (2012)
Influência da resistência do bloco

27. Alvenaria - Compressão simples
Ensaios de prismas
Influência da argamassa
Parsekian et al. (2012)

28. Alvenaria - Compressão simples
Ensaios de prismas
Influência do graute
Parsekian et al. (2012)

29. Alvenaria - Compressão simples
Diagrama tensão x deformação
e
s
prisma
alvenaria
argam.
(Binda et al., 1996) (Mata, 2011)
5% a 30% de fp
fp
Ep (secante)
Ensaio de prisma de blocos de concreto
Ensaios de prismas

30. Módulo de elasticidade
longitudinal (Ep) e
coeficiente de Poisson (n)
(NBR 16868-1)
Propriedades da alvenaria

31. Alvenaria - Compressão simples
Ensaio de paredes pequenas
NBR 16868-3
(NBR 16868-3, 2020)
(Oliveira, 2014)
- Resistência característica à compressão simples da
pequena parede (fppk)
- Módulo de deformação longitudinal secante (Ep) e
coeficiente de Poisson (npa)

32. Alvenaria - Compressão simples
(NBR 16868-3, 2020)
(Lopes, 2014)
- Resistência característica à compressão simples da parede (fk)
- Módulo de deformação longitudinal secante (Ep)
Ensaio de paredes pequenas
NBR 16868-3

33. Alvenaria - Compressão simples
Resistência à compressão característica da alvenaria (fk)
- Deve ser determinada pelo ensaio de paredes (fk)
(NBR 16868-1)
Estimativas para alvenaria de blocos (H=190 mm) com argamassa de 10 mm
fk = 0,70 fpk 70% da resistência característica à compressão simples do prisma
fk = 0,85 fppk 85% da resistência característica à compressão simples da peq. parede
Estimativas para tijolos
fk = 0,60 fpk 60% da resistência característica à compressão simples do prisma
Juntas horizontais assentadas com argamassa parcial
- Se os ensaios de prisma e pequenas paredes forem
realizados com argamassa total, corrigir o valor obtido pelas
fórmulas acima por um fator de 0,8.
argamassa parcial
argamassa total
(slides Parsekian, 2012)

34. Alvenaria – Compressão simples
Eficiência
(Ramalho e Corrêa, 2003)
𝜂 =
𝑓k
𝑓bk
𝜂 =
𝑓pk
𝑓bk
Eficiência prisma-bloco Eficiência parede-bloco
0,4 a 0,36 blocos de concreto
0,2 a 0,5 blocos cerâmicos
0,5 a 0,9 blocos de concreto
0,3 a 0,6 blocos cerâmicos
(Ramalho e Corrêa, 2003)
Paredes grauteadas
Parede grauteada a cada dois furos: aumento da resistência não é
necessariamente diretamente proporcional à área grauteada e à resistência
do graute!
Para blocos cerâmicos, aumento
de 30% na eficiência
(Parsekian, 2017)
Para blocos cerâmicos, aumento
de 60% na eficiência
Parede parcialmente grauteada: uso com cautela!!!
áreas brutas

35. Alvenaria - Compressão simples
Fatores que influenciam a resistência à compressão simples
Geometria dos blocos Perfurações Resistência dos prismas
Resistência da argamassa Resistência da argamassa
Resistência dos prismas
(blocos de maior resistência)
Resistência das unidades Resistência da unidade Resistência dos prismas
Espessura das juntas de
assentamento
Espessura da junta Resistência dos prismas (ocos)
Disposição da argamassa
de assentamento
Argamassa total Resistência dos prismas
Argamassa parcial Resistência dos prismas
Graute Resistência do graute Resistência dos prismas (pouco)

36. Alvenaria – compressão simples
(NBR 16868-1)
Recomendação para especificação dos materiais
prisma
oco
prisma cheio
(grauteado)

37. Alvenaria – Compressão simples
(NBR 16868-1)
Recomendação para especificação dos materiais
prisma
oco
prisma cheio
(grauteado)

38. Alvenaria - Compressão simples
A
A
Corte A-A
Tensão de
compressão
fk
Carga de compressão
atuando no plano da parede
Resistência característica à
compressão simples
Distribuição uniforme de tensão
Tensão atuando
perpendicularmente à fiada

39. Alvenaria - Flexão
Flexão fora do plano (excentricidade) N N
e
𝑓𝑝𝑘 =
𝑁𝑚𝑎𝑥
𝐴𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎
Tensão de
compressão
Tensão de
compressão
Tensão de
tração
Parsekian et al. (2012)

40. Alvenaria - Flexão
Cargas de flexão atuando no
plano da parede
Cargas de flexão atuando fora
do plano da parede
Flexão:
- Vigas
Compressão + flexão:
- Excentricidade do carregamento
- Força lateral do vento

41. Alvenaria - Flexão
A
A
Corte A-A
Tensão de
compressão
Tensão de
tração
Carga de flexão atuando no
plano da parede
Distribuição linear de tensões sem
plastificação
Tensão atuando
perpendicularmente à fiada
ffk = 1,5 fk
Resistência característica à
compressão na flexão
(trechos grauteados e
não grauteados)
ftk = 0,10 MPa
Resistência característica à
tração na flexão
se 1,5 < fma < 3,4 MPa
ftk = 0,20 MPa se 3,5 < fma < 7,0 MPa
ftk = 0,25 MPa se fma > 7,0 MPa
(juntas verticais preenchidas)
(NBR 16868-1)

42. Alvenaria - Flexão
A
A
Corte A-A
Carga de flexão atuando no
plano da parede
Distribuição linear de tensões
sem plastificação
Tensão atuando
paralelamente à fiada
ffk = 0,75 fk
Resistência característica à
compressão na flexão
trechos não grauteados
(NBR 16868-1)
Tensão de
compressão
Tensão de
tração
ffk = 1,5 fk trechos grauteados
ftk = 0,20 MPa
Resistência característica à
tração na flexão
se 1,5 < fma < 3,4 MPa
ftk = 0,40 MPa se 3,5 < fma < 7,0 MPa
ftk = 0,50 MPa se fma > 7,0 MPa
(juntas verticais preenchidas)

43. Alvenaria - Flexão
Corte A-A
Tensão de
compressão
Tensão de
tração
Carga de flexão atuando fora
do plano da parede
Distribuição linear de tensões sem
plastificação
Tensão atuando
perpendicularmente à fiada
ffk = 1,5 fk
Resistência característica à
compressão na flexão
trechos não grauteados
ftk = 0,10 MPa
Resistência característica à
tração na flexão
se 1,5 < fma < 3,4 MPa
ftk = 0,20 MPa se 3,5 < fma < 7,0 MPa
ftk = 0,25 MPa se fma > 7,0 MPa
(juntas verticais preenchidas)
(NBR 16868-1)
ffk = 2,0 fk trechos grauteados
A
A

44. Alvenaria - Flexão
Corte A-A
Tensão de
compressão
Tensão de
tração
Carga de flexão atuando fora
do plano da parede
Distribuição linear de tensões sem
plastificação
Tensão atuando
paralelamente à fiada
ffk = 0,75 fk
Resistência característica à
compressão na flexão
trechos não grauteados
ftk = 0,20 MPa
Resistência característica à
tração na flexão
se 1,5 < fma < 3,4 MPa
ftk = 0,40 MPa se 3,5 < fma < 7,0 MPa
ftk = 0,50 MPa se fma > 7,0 MPa
(juntas verticais preenchidas)
(NBR 16868-1)
A
A
ffk = 2,0 fk trechos grauteados

45. Alvenaria - Flexão
Ensaios (NBR 16868-3)
Ensaio de parede à flexocompressão Ensaio de tração na flexão
(NBR 16868-3, 2020)
(NBR 16868-3, 2020)

46. Alvenaria - Cisalhamento
Ensaios (NBR 16868-3)
Ensaio de compressão diametral
Cisalhamento na direção das juntas horizontais
(Oliveira, 2001)
- Resistência característica ao cisalhamento da parede (talvk)
- Módulo de deformação transversal da parede (Galv)
(NBR 16868-3, 2020)

47. (Mata, 2011)
- Resistência ao cisalhamento das juntas horizontais
depende da tensão de pré-compressão
- Critério de Mohr-Coulomb
t = c + m s
coesão
tensão de pré-compressão
coeficiente de atrito
(Mata, 2011)
Alvenaria - Cisalhamento

48. Alvenaria - Cisalhamento
Parsekian et al. (2012)
escorregamento
fendilhamento
(sn ~30 e 40% fpk)

49. Cisalhamento
(NBR 16868-1)
Resistência característica ao cisalhamento em
juntas horizontais de paredes (fvk)
(juntas verticais preenchidas)
Para peças na flexão com armadura (envolta por graute) perpendicular
ao plano de cisalhamento:
Taxa de armadura geométrica (≤ 2%)
Área da armadura principal de flexão
Largura e altura útil da seção transversal
As
b,d

50. Modos de ruptura
Mecanismos de ruptura
(Lourenço, 1994, 1996)
Ruptura por tração
nas juntas
Descolamento da interface
bloco-argamassa
Ruptura deslizamento
das juntas
Escorregamento da
interface bloco-argamassa
Ruptura por
esmagamento da
alvenaria
(fendilhamento)
(Mohamad, 2018)
Ruptura por tração
Ruptura por tração
no bloco
Ruptura por tração
diagonal do bloco
(cisalhamento)
Estado biaxial de tensões

51. Modos de ruptura
Dhanasekar et al. (1985)
tração uniaxial compressão uniaxial
tração-compressão

52. Modos de ruptura
Superfície de ruptura (Page, 1981)

53. Movimentação térmica e higroscópica
Cuidados
- Qualidade na produção dos blocos
- Blocos com menor potencial de expansão térmica e com potencial
de retração limitado
- Previsão de juntas de dilatação na construção
- Na execução: cura bem feita, espera de tempo adequada antes do
assentamento, não assentamento de blocos úmidos
Patologias
- Possível aparecimento de fissuras devido às tensões (tração ou compressão)
Movimentação térmica
- Expansão e retração das dimensões da alvenaria devido à variação de temperatura
Movimentação higroscópica
- Expansão e retração das dimensões da alvenaria devido à variação de umidade
- Variação nas dimensões devido à retração por secagem (concreto)
- Expansão irreversível das dimensões do blocos e alvenaria por absorção de
umidade ao longo dos anos (cerâmicos)
Propriedades importantes para a
definição de juntas na estrutura!
(Santos, 2004)

54. (NBR 16868-1)
Propriedades da alvenaria