Alvenaria Estrutural - Recomendações e Traços

Alvenaria Estrutural - Recomendações e Traços

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Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Construção Civil Boletim Técnico - Série BT/PCC

Diretor: Prof. Dr. Antônio Marcos de Aguirra Massola Vice-Diretor: Prof. Dr. Vahan Agopyan

Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Kenya Abiko Suplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. João da Rocha Lima Junior

Conselho Editorial Prof. Dr. Alex Abiko Prof. Dr. Francisco Cardoso Prof. Dr. João da Rocha Lima Jr. Prof. Dr. Orestes Marraccini Gonçalves Prof. Dr. Antônio Domingues de Figueiredo Prof. Dr. Cheng Liang Yee

Coordenador Técnico Prof. Dr. Alex Abiko

O Boletim Técnico é uma publicação da Escola Politécnica da USP/Departamento de Engenharia de Construção Civil, fruto de pesquisas realizadas por docentes e pesquisadores desta Universidade.

Este texto faz parte da tese de doutorado, de título “Requisitos Técnicos e Operacionais Visando a Qualidade na Construção de Edifícios”, que se encontra à disposição com os autores ou na biblioteca da Engenharia Civil.

Thomaz, Ercio
Qualidade no projeto e na execução de alvenaria estrutural e de
Paulo : EPUSP, 2000.

alvenarias de vedação em edifícios / E. Thomaz, P. Helene. -- São 31 p. -- (Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Departamento de Engenharia de Construção Civil, BT/PCC/252)

São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia de Cons-

1. Alvenaria estrutural - Qualidade 2. Alvenaria de vedação - Qualidade 3. Edifícios I. Helene, Paulo Roberto do Lago I. Universidade de trução Civil I. Título IV. Série

ISSN 0103-9830CDU 624.012

1 INTRODUÇÃO

2 PROPRIEDADES GERAIS DOS COMPONENTES E DAS ALVENARIAS

3 QUALIDADE NO PROJETO DE ALVENARIAS ESTRUTURAIS 4 QUALIDADE NA EXECUÇÃO DE ALVENARIAS ESTRUTURAIS

5 QUALIDADE NO PROJETO DAS ALVENARIAS DE VEDAÇÃO

6 QUALIDADE NA EXECUÇÃO DAS ALVENARIAS DE VEDAÇÃO

Os projetos das alvenarias normalmente têm se restringido ao comportamento mecânico e à coordenação dimensional com outros elementos, como caixilhos e vãos estruturais (no caso das alvenarias de vedação). No presente Boletim procura-se enfocar as alvenarias de forma mais ampla, considerando-se aspectos do desempenho termoacústico, resistência à ação do fogo e estanqueidade à água. Apontam-se cuidados essenciais no projeto e na execução das alvenarias, propondo-se alguns detalhes construtivos e indicando-se traços referenciais para as argamassas de assentamento. Apresentam-se ainda, para as alvenarias de blocos vazados de concreto e de cerâmica, alguns resultados de ensaios de isolação acústica, isolação térmica e resistência ao fogo.

Masonry designs generally is limited to structural behavior of the walls and the dimensional coordination between blocks, windows, doors and structural reinforced concrete frames. This paper intends to demonstrate that is quite important to consider a series of constructive details in the masonry designs, as well as analyzing different masonry properties concerning fire resistance, thermal and acoustical properties. It is suggested some cares within the walls construction, concerning to the necessary details adoption and the required properties of the mortars. For the national current ceramic and concrete hollow blocks it is indicated some results of essays: thermal insulation, acoustical insulation and fire resistance.

Tradicionalmente pesadas, espessas e rígidas, as alvenarias evoluíram para as lâminas consideravelmente delgadas dos nossos dias. A evolução tecnológica apontou, de um lado, para o desenvolvimento de materiais com pequena massa especifica (enquadrando-se aí os concretos celulares), e de outro, para os componentes vazados (blocos de concreto, cerâmica ou sílica-cal); a partir aproximadamente da metade do século X, ocorreu verdadeira revolução na técnica das alvenarias.

Em termos gerais, as alvenarias, em função sobretudo da natureza dos seus componentes (materiais pétreos), apresentam bom comportamento às solicitações de compressão, o mesmo não ocorrendo em relação às solicitações de tração, flexão e cisalhamento. Em função da utilização conjugada de materiais diferentes (componentes de alvenaria e argamassa de assentamento), com propriedades diferenciadas (resistência mecânica, módulo de deformação longitudinal, coeficiente de Poisson), as alvenarias são normalmente heterogêneas e anisotrópicas. Além das propriedades referidas, influenciam o comportamento mecânico das paredes diversos outros fatores, tais como:

- geometria, rugosidade superficial e porosidade do componente de alvenaria;

- índice de retração, poder de aderência e poder de retenção de água da argamassa de assentamento;

- esbeltez, eventual presença de armaduras (alvenarias armadas e parcialmente armadas), número e disposição das paredes contraventantes;

- enfraquecimentos provocados pelo embutimento de tubulações, rigidez dos elementos de fundação, geometria do edifício etc.

Os projetos das alvenarias normalmente têm se restringido ao comportamento mecânico e à coordenação dimensional com outros elementos, como caixilhos e vãos estruturais (no caso das alvenarias de vedação). No presente Boletim procura-se enfocar as alvenarias de forma mais ampla, considerando-se aspectos do desempenho termoacústico, resistência à ação do fogo e estanqueidade à água. Apontam-se cuidados essenciais no projeto e na execução das alvenarias, propondo-se alguns detalhes construtivos e indicando-se traços referenciais para as argamassas de assentamento. Apresentam-se ainda, para as alvenarias de blocos vazados de concreto e de cerâmica, alguns resultados de ensaios de isolação acústica, isolação térmica e resistência ao fogo.

Existem no mercado várias opções de tijolos e blocos, com diferentes características: materiais, dimensões, disposições dos furos, textura e diversas outras propriedades físicas e mecânicas (resistência à compressão, porosidade e capilaridade, absorção de água, coeficientes de absorção e dilatação térmica etc).Trabalho anterior deste autor1 aponta os seguintes atributos que devem ser considerados na escolha do componente de alvenaria:

- ergonomia: tamanho, textura, forma e peso do bloco influem na produtividade: nem sempre o componente de menor tamanho repercutirá na menor produtividade;

- regularidade geométrica: blocos regulares permitem assentamento uniforme (economia de argamassa de assentamento e de revestimento), viabilizando ainda revestimentos em gesso; nas alvenarias aparentes a regularidade ganha ainda maior importância;

- fornecimento / embalagem: bons acondicionamentos (paletização etc) facilitarão a integridade dos blocos e o transporte até os pavimentos; os diferentes tipos de blocos apresentam diferentes resistências ao manuseio (quebras, lascamento de cantos);

- forma do bloco, absorção de água e aderência: os componentes de alvenaria devem apresentar um valor mínimo de absorção de água (abaixo do qual não haverá adequada penetração de nata de aglomerante nos seus poros) e, idem, um valor máximo (para que não ocorra intensa retirada de água da argamassa, prejudicando a hidratação do aglomerante); para mesmas condições de assentamento (mesma argamassa, etc), quanto maior a área de contato argamassa/bloco, maior a aderência; a penetração de argamassa em ranhuras ou furos de alguns blocos pode melhorar consideravelmente a aderência;

- movimentações higroscópicas: os materiais porosos, constituintes dos blocos, sofrem em maior ou menor escala variações volumétricas em função do teor de umidade; produtos sujeitos a grande retração de secagem, ou que absorvam mais umidade (incidência de chuva no canteiro ou na própria parede recém erguida), tenderão a secar na parede acabada, induzindo com maior probabilidade a formação de fissuras e destacamentos;

- movimentações térmicas: frente a oscilações da temperatura, os materiais constituintes dos blocos apresentarão diferentes variações dimensionais, podendo induzir destacamentos entre alvenaria e estrutura (paredes de vedação) ou entre paredes ligadas com juntas a prumo; as pinturas externas das paredes influenciarão decisivamente a escala das movimentações (quanto mais escura a cor, maior a absorção de calor, maiores as movimentações térmicas);

- tamanho do bloco e “flexibilidade da parede”: como regra geral, a capacidade das alvenarias absorverem deformações impostas (recalques etc) é regida pelas juntas (deformabilidade da argamassa, tipo de junta – a prumo ou em amarração, espessura e quantidade de juntas; para idênticas condições de assentamento, portanto, quanto maior a dimensão do bloco, menor o número de juntas e, comparativamente, menor o poder de absorção de movimentações;

- peso próprio das paredes e dimensionamento da estrutura: blocos mais leves propiciarão, no caso de alvenarias de vedação, a redução de seção dos componentes estruturais, passando a ter maior importância no projeto estrutural a consideração da ação do vento e ação do fogo; a partir de uma certa flexibilidade da estrutura deve-se também considerar o eventual papel contraventante das alvenarias e a necessidade de adoção de uma série de detalhes para sua vinculação à estrutura;

- desempenho termo-acústico: o desempenho térmico dependerá da inércia térmica (função da massa da parede e do calor específico do material) e da presença de camadas confinadas de ar; do ponto de vista da isolação acústica, como regra geral, paredes mais pesadas apresentam melhor isolação aos ruídos aéreos (“Lei das Massas”), ocorrendo o inverso em relação aos ruídos por impacto; o desempenho acústico será muito influenciado por frestas ou descontinuidades nas juntas de assentamento, eventual reverberação nos furos dos blocos e presença de revestimento;

- outras características: na escolha dos blocos deve-se ainda considerar resistência sob ação do fogo, capacidade de fixação de peças suspensas (armários, redes de dormir), efetividade de ligações com marcos ou contra-marcos, facilidade de embutimento de instalações, resistência a cargas laterais, incorporação de equipamentos às paredes (exaustores, caixas de aparelho de ar condicionado, suportes de filtro de água, papeleira, saboneteira, arandelas).

Aspecto extremamente importante é a coordenação dimensional: o tamanho dos blocos deve ser compatível com os vãos estruturais ou com as dimensões das paredes estruturais, tamanho dos caixilhos, caixas de ar condicionado e outros equipamentos. As alvenarias deverão ser alvo de projetos específicos, indicando disposição das juntas de assentamento e das amarrações, posições das aberturas de portas e janelas, presença de vergas, contravergas e tubulações etc. Nas ligações entre as paredes recomenda-se juntas em amarração, recorrendo-se a componentes especiais exemplificados na Figura 1.

Figura 1: Componentes especiais para encontro entre paredes

Fisher2 afirma que no projeto das alvenarias de vedação, e também em alvenarias estruturais de pequenos edifícios, deve-se considerar, mais do que o próprio desempenho

2 FISHER, R. 3DUHGHV. Versão espanhola da 1a. edição inglesa, tradução de Luis M. J. Cisneros. Editorial Blume. Barcelona, 1976.

mecânico, aspectos da estanqueidade à água, isolação térmica e isolação acústica. Do ponto de vista da sensação acústica, recordando o conceito de Decibel (equação 1), explica preliminarmente que existe para o ouvido humano forte equivalência entre a pressão sonora e a frequência, conforme ilustrado na Figura 2.

p1 = pressão acústica da onda expressa em Pascais p0 = pressão acústica do limiar da audição (p0 = 2 x 10-5 Pa)

Figura 2: Sensação do ouvido humano: curva de equivalência entre pressão e frequência (56dB, frequência 62,5Hz → mesma sensação para 40dB, frequência 1000Hz).

A capacidade de isolação acústica dos materiais varia de acordo com as diferentes faixas de frequência que integram os sons. De acordo com Becker3, considerando uma média ponderada dessas frequências, a isolação aos sons aéreos (Ia) para elementos maciços pode ser estimada através da massa da parede, aplicando-se a seguinte fórmula:

3 BECKER, R ,QGXVWULDOL]DWLRQ DQG 5RERWLF LQ %XLOGLQJ. Chapter 4: Application of the Performance Approach. Harper & Row Publishers. New York, 1990.

m = massa da parede, em kg/m2 .

Fisher (1976) explica que, pela lei das massas e das frequências, ocorre aproximadamente:

- para determinada frequência, duplicando-se a massa da parede aumenta-se em 4 dBA sua isolação; situação inversa é verificada ao dividir-se esta massa pela metade;

- para determinada massa, a duplicação da frequência redunda em aumento de 4 dBA na isolação acústica; situação inversa é verificada ao dividir-se a frequência pela metade.

A equação 2 anterior, e a lei de massas e frequências, não se aplicam a paredes com vazios internos, onde a presença de câmaras de ar pode alterar substancialmente a isolação acústica desses elementos. Para paredes constituídas por blocos vazados de cerâmica e de concreto, o IPT4 obteve os valores experimentais indicados na Tabela 1, que também reúne valores da resistência térmica obtidos para as paredes ensaiadas. A menor isolação acústica dos blocos cerâmicos com furos na vertical deveu-se provavelmente à ressonância no interior dos furos, que teriam funcionado como “tubos acústicos”.

4 Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. $QiOLVH GR &RPSRUWDPHQWR 7pUPLFR H $F~VWLFR GH $OYHQDULDV. IPT, São Paulo, 1985. Relatório Técnico N° 21.910.

Em função de características físicas dos materiais (condutibilidade térmica, dilatação térmica, porosidade / capilaridade) e das características de construção das paredes (peso próprio, tipo de argamassa, compacidade das juntas de assentamento, forma de ligação com a estrutura) as alvenarias apresentam diferentes desempenhos sob ação do fogo; alguns valores obtidos em ensaios realizados no IPT4 são indicados na tabela a seguir.

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