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ANÁLISE DE EDIFÍCIOS EM PAREDES DE CONCRETO MOLDADAS IN LOCO FERNANDO BEZERRA GALVÃO MORQUECHO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO (MODALIDADE - MONOGRAFIA) NATAL-RN 2016 U F R N

ANÁLISE DE EDIFÍCIOS EM PAREDES DE CONCRETO … · ABNT NBR 16055:2012 – Parede de concreto moldada no local para a construção de edificações

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ANÁLISE DE EDIFÍCIOS EM PAREDES DE CONCRETO

MOLDADAS IN LOCO

FERNANDO BEZERRA GALVÃO MORQUECHO

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

(MODALIDADE - MONOGRAFIA)

NATAL-RN

2016

U F R N

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

FERNANDO BEZERRA GALVÃO MORQUECHO

ANÁLISE DE EDIFÍCIOS EM PAREDES DE CONCRETO

MOLDADAS IN LOCO

Trabalho de Conclusão de Curso na

modalidade Monografia, submetido ao

Departamento de Engenharia Civil da

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

como parte dos requisitos necessários para a

obtenção do Título de Bacharel em Engenharia

Civil.

Orientador: Prof. Dr. Joel Araújo do

Nascimento Neto

NATAL/RN, 25 DE MAIO DE 2016

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AGRADECIMENTOS

Agradeço a todos os professores que me acompanharam durante o meu curso,

em especial ao meu orientador, professor Dr. Joel Araújo do Nascimento Neto, que

me empolgaram e que me fizeram gostar cada vez mais da Engenharia Civil.

Agradeço também aos meus familiares, em especial ao meu avô Ubiratan

Pereira Galvão (in memorian) também engenheiro, que me influenciou na escolha da

profissão.

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RESUMO

MORQUECHO, F. B. G. Análise de edifícios em paredes de concreto

moldadas in loco. 77 páginas. Monografia (Trabalho de Conclusão de Curso) –

Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Rio Grande do Norte, 2016.

A carência habitacional continua sendo um desafio para o Brasil. Para reduzi-

la, é necessário um sistema construtivo rápido, eficaz e industrializado, que consiga

suprir novas moradias à população em meio a uma pressão demográfica crescente.

Nesse contexto se insere o sistema construtivo de paredes de concreto moldadas in

loco. Além de propiciar uma maior rapidez à construção, a padronização do

processo faz com que as edificações sejam mais confiáveis. Neste trabalho, foram

analisados requisitos construtivos e de desempenho, além de enfocar o concreto

celular, material potencialmente utilizável nesse sistema. Além disso, o procedimento

de cálculo das paredes foi explorado considerando a nova normatização nacional, a

ABNT NBR 16055:2012 – Parede de concreto moldada no local para a construção

de edificações – Requisitos e procedimentos, comparando-o com a norma

americana ACI 318:2014 – Building Code Requirements for Structural Concrete.

Foram exploradas também considerações que podem ser feitas que assemelham o

Sistema de Paredes de Concreto ao Sistema de Alvenaria Estrutural de Blocos

Cerâmicos.

Palavras-chave: Paredes de concreto. Concreto celular. Cálculo estrutural.

Sistemas Construtivos.

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ABSTRACT

MORQUECHO, F. B. G. Analisys of cast-in-place concrete walls buildings.

77 páginas. Undergraduate Thesis – Federal University of Rio Grande do Norte. Rio

Grande do Norte, Brazil, 2016.

The housing shortage remains a challenge for Brazil. To reduce it, a quick,

effective and industrialized building system that can supply new housing to the

population amid a growing demographic pressure is needed. In this context, fits the

constructive system of cast-in-place concrete walls. Beyond providing greater speed

to the construction, standardization of the process causes the buildings to be more

reliable. In this Undergraduate Thesis, construction and performance requirements

were analyzed, in addition to focusing on the cellular concrete, potentially usable

material in this system. In addition, the walls calculation procedure was explored

considering the new national regulation, the NBR 16055: 2012 – Cast in place

Concrete wall for construction of buildings - Requirements and procedures,

comparing it to the American Standard ACI 318: 2014 - Building Code Requirements

for Structural Concrete. It was also explored considerations that may be made to

resemble the Concrete Walls System to Structural Masonry Blocks Ceramic System.

Key Words: Concrete Walls. Cellular Concrete. Structural Calculation. Building

Systems.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS .................................................................... 1

1.2 JUSTIFICATIVA ........................................................................................ 2

1.3 OBJETIVOS .............................................................................................. 3

2. O SISTEMA PAREDES DE CONCRETO MOLDADAS IN LOCO .................. 4

2.1 REQUISITOS INICIAIS ............................................................................. 4

2.2 SELEÇÃO DOS MATERIAIS E FORMAS ................................................. 5

2.2.1 Concreto ............................................................................................. 5

2.2.2 Formas e escoramento ....................................................................... 6

2.2.3 Aço...................................................................................................... 7

2.2.4 Instalações .......................................................................................... 8

2.3 FUNDAÇÃO .............................................................................................. 9

2.4 LOCAÇÃO, ARMAÇÃO E INFRAESTRUTURA DE INSTALAÇÕES ...... 10

2.4.1 Locação ............................................................................................ 10

2.4.2 Armação ........................................................................................... 11

2.4.3 Infraestrutura de instalações ............................................................. 12

2.5 MONTAGEM DE CONTRAMARCOS E FORMAS .................................. 13

2.5.1 Colocação dos contramarcos ........................................................... 13

2.5.2 Posicionamento e preparo das formas ............................................. 13

2.6 CONCRETAGEM .................................................................................... 16

2.6.1 Recebimento do concreto ................................................................. 16

2.6.2 Lançamento do concreto .................................................................. 16

2.6.3 Adensamento .................................................................................... 18

2.6.4 Cura e desforma ............................................................................... 19

2.6.5 Preparação para a execução do próximo pavimento ........................ 20

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2.7 COBERTURA .......................................................................................... 21

2.8 ACABAMENTO ....................................................................................... 21

2.8.1 Revestimento interno ........................................................................ 22

2.8.2 Revestimento externo ....................................................................... 22

3. CONCRETO CELULAR ................................................................................ 23

3.1 MATERIAIS ............................................................................................. 23

3.1.1 Agregados e fíleres ........................................................................... 23

3.1.3 Espuma ............................................................................................. 24

3.2 DOSAGEM .............................................................................................. 24

3.2.1 Densidade ......................................................................................... 25

3.2.2 Resistência à compressão ................................................................ 26

3.2.3 Resistência à tração direta e à tração na flexão ............................... 29

3.2.4 Módulo de elasticidade ..................................................................... 29

3.2.5 Desempenho térmico ........................................................................ 31

3.2.6 Retração ........................................................................................... 32

3.2.7 Características físico-mecânicas ...................................................... 33

4. DIMENSIONAMENTO: COMPARAÇÃO DA NBR COM OUTRAS NORMAS

RELATIVAS À PAREDE DE CONCRETO E COM A ALVENARIA ESTRUTURAL .. 35

4.1 APRESENTAÇÃO DO PROJETO ........................................................... 35

4.2 METODOLOGIA ...................................................................................... 37

4.3 CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS E AÇÕES ................................. 38

4.3.1 Propriedades físicas ......................................................................... 38

4.3.2 Ações ................................................................................................ 40

4.3.3 Combinação de ações ...................................................................... 41

4.4 ESFORÇOS SOLICITANTES ................................................................. 45

5 VERIFICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO DA ALVENARIA ESTRUTURAL 47

5.1 ALTURA E ESPESSURA EFETIVAS E ESBELTEZ ............................... 47

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5.2 INTERAÇÃO DOS ELEMENTOS DE ALVENARIA ................................ 47

5.3 ANÁLISE PARA DISTRIBUIÇÃO DAS FORÇAS HORIZONTAIS ENTRE

OS PAINÉIS DE CONTRAVENTAMENTO............................................................ 48

5.4 PROCEDIMENTO DE CÁLCULO PARA TENSÕES SOLICITANTES

DEVIDO À AÇÃO DO VENTO E DIMENSIONAMENTO AO CISALHAMENTO .... 52

5.5 PROCEDIMENTO DE CÁLCULO PARA A RESISTÊNCIA À

COMPRESSÃO SIMPLES ..................................................................................... 53

5.6 DIMENSIONAMENTO DO GRUPO À COMPRESSÃO .......................... 54

5.7 TENSÕES DE COMPRESSÃO GERADAS POR FLEXÃO PELA AÇÃO

DE VENTO ............................................................................................................ 56

5.8 DIMENSIONAMENTO À FLEXO-COMPRESSÃO .................................. 56

5.9 TENSÕES SOLICITANTES E RESISTENTES DE CISALHAMENTO .... 57

6 VERIFICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO DA PAREDE DE CONCRETO ... 58

6.1 ALTURA, ESBELTEZ E RESISTÊNCIAS ............................................... 58

6.1.1 Fatores de ponderação devido às vinculações e comprimento ........ 58

6.1.2 Valores da força normal resistente ................................................... 61

6.1.3 Resistência ao cisalhamento ............................................................ 64

6.2 CONSIDERAÇÃO DO EFEITO DO VENTO ........................................... 65

6.3 VALORES SOLICITANTES DE PROJETO DE ACORDO COM AS

DIFERENTES COMBINAÇÕES ............................................................................ 67

6.4 COMPARAÇÃO ENTRE TENSÕES RESISTENTES E SOLICITANTES68

6.4.1 Compressão ..................................................................................... 68

6.4.2 Cisalhamento .................................................................................... 69

7 COMENTÁRIOS SOBRE OS RESULTADOS ............................................... 70

8 CONCLUSÃO ................................................................................................ 71

REFERÊNCIAS ................................................................................................ 72

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1. INTRODUÇÃO

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

“O concreto leve celular1 não é um material novo. Consta que seu

desenvolvimento aconteceu na Suécia, no final da década de 1920, em um processo

de autoclave” (MANUFACTURERS, 2016). É conhecido de acordo com o seu

processo de fabricação. Há o tipo gasoso e o tipo espumoso (SACHT, 2008, p. 66),

ambos normatizados. Recentemente, com o desenvolvimento da tecnologia do

concreto – através do uso de novos aditivos e/ou adições – e com as rigorosas

exigências da nova norma de desempenho, a Norma Brasileira (NBR) 15575:2013 –

Edificações Habitacionais – Desempenho da Associação Brasileira de Normas

Técnicas (ABNT), seu uso voltou à tona, principalmente na construção de

habitações de interesse popular.

Além das vantagens quanto ao peso, acarretando o alívio na estrutura e

tensões no solo, o concreto celular ainda é ambientalmente amigável, já que seu

processo de fabricação pode incluir reaproveitamento de outros materiais, como

resíduos de demolição. Esse reaproveitamento pode se dar em construções baixas

e em usos menos nobres, como pavimentação de área externa de condomínios ou

elementos de jardinagem. Entre algumas propriedades que favorecem o uso do

concreto celular em construções sustentáveis, ADAMCZYK, ZAREBSKA e INGRAO,

(2015, p. 9) destacam o bom isolamento térmico e acústico e a possibilidade de

recuperação e reciclagem.

A construção de edifícios simplificados2 constitui o interesse deste trabalho de

conclusão de curso, tendo como referência a norma ABNT NBR 16055:2012 –

Parede de concreto moldada no local para a construção de edificações – Requisitos

e procedimentos.

1 São sinônimos: concreto leve celular; concreto celular; concreto espumoso, quando o

concreto celular é obtido por meio de um agente espumoso; concreto aerado. 2 Considera-se edifício simplificado o edifício de paredes de concreto de até 5 pavimentos

[entre outras condições] Associação Brasileira de Normas Técnicas (2012).

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1.2 JUSTIFICATIVA

O déficit habitacional do Brasil é muito grande. Mesmo depois de lançado o

programa Minha Casa Minha Vida, o número ainda é relevante. Segundo dados

estatísticos sobre o Déficit Habitacional Brasileiro da Fundação João Pinheiro em

parceria com o Ministério das Cidades, Banco Interamericano de Desenvolvimento

(BID) e Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD), o déficit

chegava a 5,4 milhões de habitações em 2012 (FUNDAÇÃO JOÃO PINHEIRO,

2012), passando para 5,8 milhões (dados preliminares) em 2013 (FUNDAÇÃO

JOÃO PINHEIRO, 2013). O cenário é, então, desafiador.

Segundo um estudo da FGV Projetos, elaborado para o SindusCon SP (Sindicato da Indústria da Construção Civil paulista) [...] o Brasil vai precisar de 27,7 milhões de novas moradias até 2020 para dar conta de atender o crescimento das famílias, zerar o atual déficit habitacional e acabar com cortiços e favelas [...] (FERNANDES e ROLLI, 2008 apud NASCIMENTO e BRAGA, 2009)

É necessário um sistema construtivo rápido, já que a tendência é o déficit

habitacional aumentar se continuarmos a usar sistemas construtivos tradicionais,

com baixo grau de industrialização e rapidez. Sob essa ótica, o sistema de Paredes

de Concreto encaixa-se perfeitamente na demanda gigantesca que esse problema

traz. Braguim (2013, p. 2) argumenta que “o cenário nacional demanda construções

de qualidade, em grande quantidade, realizadas no menor tempo possível”,

corroborando a pertinência de desenvolvimento desse sistema no âmbito nacional.

É inevitável uma maior análise do sistema, incluindo procedimentos, etapas de

execução, controle tecnológico e até mesmo parâmetros e considerações de cálculo

para ampliar o conhecimento técnico brasileiro, já que a ABNT NBR 16055:2012 é

relativamente recente e é a primeira nesse sentido.

O presente trabalho de conclusão de curso pretende, portanto, acrescentar ao

meio técnico-científico novas experiências da construção local, além de comparar a

recente normatização com outras nacionais e internacionais, trazendo aspectos

semelhantes e diferenças entre as mesmas.

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1.3 OBJETIVOS

Este trabalho tem como objetivos:

Apresentar o método construtivo do Sistema de Paredes de Concreto;

Comparar a NBR 16055:2012 com outras normas quanto ao

dimensionamento de paredes de concreto;

Identificar considerações a mais que se deva fazer ao utilizar o concreto

celular nesse tipo de sistema construtivo;

Empregar modelos de cálculo usuais para edifícios de alvenaria

estrutural para edifícios de paredes de concreto.

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2. O SISTEMA PAREDES DE CONCRETO MOLDADAS IN LOCO

2.1 REQUISITOS INICIAIS

Para que se consiga o melhor desempenho do Sistema de Paredes de

Concreto, o projeto, desde o início, deve ser direcionado para a máxima

produtividade. Isso inclui, de acordo com (BRAGUIM, 2013) “[...] a modulação de

medidas, existência de simetria na geometria da edificação em planta, alinhamento

de paredes e a padronização das distâncias entre piso [...]”.

Os projetistas que desenvolverão as definições e projetos devem trabalhar

juntos, observando atentamente os casos de interferências entre sistemas e visando

sempre a rápida execução. Argumenta Pandolfo (2007) que a coordenação de

projetos é essencial, já que a estrutura e a vedação compõem um sistema só, o que

obriga a uma análise multidisciplinar da edificação.

Muito embora possa ser usado em qualquer tipo de construção, e com

vantagens, o lado econômico, que será tratado em capítulo posterior, é um dos

pontos decisivos na escolha do método construtivo. Por isso, deve-se avaliar o

número de repetições das formas, fator determinante no custo final e atratividade

das paredes de concreto moldadas in loco. Graziano, professor do Departamento de

Estruturas e Fundação da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo afirma

que “Para uma perspectiva de alta repetição de construção, a competitividade do

sistema é mais evidente” (CORSINI, 2011).

Caso o concreto celular seja selecionado como material das paredes, deve-se

notar que a ABNT NBR 16055:2012 frisa “Esta norma se aplica a estrutura em

paredes de concreto de massa específica normal conforme a ABNT NBR

6118:2007” (ABNT, 2012). A ABNT NBR 6118:2007 – Projeto de estruturas de

Concreto - Procedimento traz que concretos de massa específica normal, a

possuem compreendida entre 2000 kg/m³ e 2800 kg/m³. Portanto, atualmente, para

o dimensionamento estrutural em concreto celular, deve-se recorrer a normas

internacionais.

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2.2 SELEÇÃO DOS MATERIAIS E FORMAS

2.2.1 Concreto

Missurelli e Massuda (2009) indicam que no Brasil, quatro tipos de concreto

são usados para o sistema, sendo eles:

Concreto celular;

Concreto com elevado teor de ar incorporado – até 9%;

Concreto com agregados leves ou com baixa massa específica;

Concreto convencional ou concreto autoadensável.

Tabela 1 - Tipos de concreto utilizados

Fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND, 2009, p. 37

Como citado anteriormente, as três primeiras opções acima elencadas ficam

restritas à massa específica mínima para poder ser usada a NBR 16055:2012 –

2000kg/m³. Esses concretos ditos leves, como o celular e o aerado, apresentam

vantagens interessantes sobre os demais, principalmente quanto ao aspecto

acústico e térmico.

[...]Foram empregadas na época formas metálicas (alumínio) e concreto celular. O peso final do produto acabado foi consideravelmente menor que o da alvenaria convencional, o que acarretou economia nas fundações. As características consideradas importantes do sistema foi não necessitar a quebra de paredes para instalações hidro-sanitárias e elétricas, além do bom desempenho em relação ao conforto térmico e acústico, em função das características do concreto celular. (SACHT, 2008, p. 52)

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O concreto convencional a ser usado deve apresentar fluidez adequada e

agregados com dimensões máximas compatíveis. De acordo com a ABNT NBR

16055:2012, as paredes internas podem ter, no mínimo, 8 cm de espessura. Com a

colocação da tela centralizada e após a inserção das instalações, podem haver

espaços em que o concreto, caso não tenha slump adequado, acabe por não

alcançar, originando nichos3.

Pelas características requeridas do concreto, uma opção tecnológica indicada

seria o uso de concreto autoadensável, podendo este ter uma relação água/cimento

bastante baixa. Entre outras vantagens deste tipo de concreto, Razera (2012, p. 16)

cita o melhor acabamento final, aumento da vida útil das formas e redução do custo

global da obra.

2.2.2 Formas e escoramento

O sistema de fôrmas é composto de estruturas provisórias, cujo objetivo é moldar o concreto fresco. É compreendido por painéis de fôrmas, escoramento, aprumadores e andaimes, incluindo seus apoios, bem como as uniões entre os diversos elementos. (ABNT NBR 16055:2012, p. 22).

Quanto às formas, Sacht (2008, p. 52) diz que “[...] atualmente no mercado

estão disponíveis os sistemas de fôrmas tipo túnel com fôrmas metálicas; o tipo

mesa/parede e o tipo parede; os dois últimos podendo ser metálicas ou mistas

(metálicas e madeira).” O mercado ainda traz outras duas opções, são as formas

plásticas, que, de acordo com SILVA (2010) não requer travamento metálico

adicional, são compostos por módulos intercambiáveis múltiplos de 30 cm na altura

e múltiplo de 1 cm na horizontal. Há também o segundo, o de formas incorporadas à

estrutura4 (geralmente painéis de EPS), ou seja, a forma é concretada juntamente

com a parede, ficando lá por toda a vida útil da estrutura. Contudo, essa última é

uma alternativa abrangida pela norma. A ABNT NBR 16055:2012 traz que “Esta

norma não se aplica a: [...] paredes de concreto moldadas in loco com fôrmas

incorporadas [...]”.

3 Vazios ou nichos ocorrem quando, após a concretagem, alguns espaços, dentro da estrutura

a ser concretada, acabam ficando vazios. Podem decorrer de falhas na vibração, locais congestionados com tubulações e/ou armaduras, principalmente.

4 Para mais informações, pode-se visitar sites de fabricantes, como a Polycrete

(http://www.polycrete.com/en/icf), entre outros. Conhecido no exterior por ICF – Insulated Concrete Form.

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A seleção da forma vai depender do grau de repetição do uso da mesma, da

qualidade exigida, da espessura da parede e consequente empuxo gerado pelo

peso do concreto, da disponibilidade de fornecedores na região, do ritmo de obra

desejado, e até, segundo Pandolfo (2007), do estudo de grua.

O escoramento deve ser projetado de modo a não sofrer, sob a ação de seu peso próprio, do peso da estrutura e das cargas acidentais que possam atuar durante a execução da estrutura de concreto, deformações prejudiciais ao formato da estrutura de parede de concreto ou que possam causar esforços não previstos no concreto. (ABNT NBR 16055:2012, p. 23)

Figura 1 - Casas geminadas construídas com formas plásticas

Fonte: Site da empresa Tecwall: www.tecwall.com.br. Acesso em 22 de março de 2016.

2.2.3 Aço

Podem ser usadas telas soldadas, barras ou treliças

Usualmente, utilizam-se telas soldadas posicionadas no eixo das paredes ou nas duas faces, dependendo do dimensionamento projetado, além de barras em pontos específicos tais como cinta superior nas paredes, vergas, contravergas etc. (MISURELLI e MASSUDA, 2009).

Silva (201-?) afirma que, ao usar telas soldadas, deve-se procurar utilizar o

menor número de tipos de tela e o menor número possível de posições. Ainda, deve-

se identificar a sistematização de emendas horizontais e verticais.

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2.2.4 Instalações

De acordo com a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND -

ABCP (2013), o “PVC é o material mais utilizado nas instalações de água fria,

principalmente devido ao custo.” O mesmo autor cita o PEX como adequado às

passagens verticais. Ainda, segundo a ABNT NBR 16055 (2012, p. 10), há algumas

restrições quanto às tubulações que devem ser levadas em conta na hora do

projeto, como por exemplo, o uso de diâmetro até 50 mm e a impossibilidade de

passagem de tubulação de água quente nas paredes estruturais “Quando a

diferença de temperatura no contato entre a tubulação e o concreto não ultrapassar

15ºC[...]” (ABNT NBR 16055:2012).

Numa pesquisa realizada pela ABCP (2013), 42% das empresas que utilizam o

Sistema de Paredes de Concreto não usam instalações de água quente em suas

obras. Das que usam, 50% executam a mesma com CPVC.

Em relação às instalações elétricas, “O eletroduto corrugado laranja é indicado

para lajes, pois possui maior resistência. Por questões de praticidade, as

construtoras têm optado utilizá-lo em toda a obra.” (ABCP, 2013). As caixas de

passagem podem ser de PVC, ferro ou aço. Deve-se ter cuidado para que as caixas

metálicas não fiquem em contato com as armaduras da parede. “Tubos metálicos [e

caixas] não podem entrar em contato com as armaduras da parede a fim de evitar-

se corrosão galvânica.” (ABNT NBR 16055:2012).

A seguir é apresentada uma pesquisa realizada pela ABCP (2013) com 12

empresas que executavam prédios e casas em Paredes de Concreto à época.

Figura 2 - Critérios para seleção dos materiais para instalações

Fonte: ABCP, 2013

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2.3 FUNDAÇÃO

“Os tipos de fundações mais adequados para as paredes de concreto são:

sapata corrida, laje de apoio (radier), blocos de travamento de estacas e tubulões”

(MISURELLI e MASSUDA, 2009). Como o sistema de Paredes de Concreto visa a

industrialização da construção, é interessante que a execução da fundação siga a

mesma diretriz. Para construções mais baixas em terreno de boa capacidade de

suporte, o radier tem grandes vantagens sobre os demais. Corsini (2011) corrobora

esse pensamento alegando que, ao se executar o radier, a facilidade para montar as

formas é maior, por deixar a base de montagem nivelada.

Missuelli e Massuda (2009) ainda alertam que, caso a escolha seja por radier,

o mesmo deve ser executado com um espaço excedente em relação à espessura

dos painéis externos das formas, permitindo o apoio e facilitando a montagem.

Especial atenção deve ser dada à impermeabilização, evitando que a umidade do

solo migre para a edificação. O cuidado com a cura do concreto, principalmente em

estruturas de concreto com grande área superficial exposta, como o caso do radier,

deve ser permanente, evitando o aparecimento de patologias. “Problemas com a

cura podem deixar a camada superficial fraca, porosa e permeável, vulnerável à

entrada de substâncias agressivas provenientes do meio-ambiente, degradando o

concreto.” (VALIN JR e LIMA, 2008)

Figura 3 - Fundação do tipo radier

Fonte: MISURELLI e MASSUDA, 2009

Antes da concretagem, deve-se verificar o posicionamento rigoroso das

armaduras de arranque e dos elementos de instalações. “Antes da montagem das

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10

formas, as fundações devem conter os arranques verticais das paredes, a

localização das instalações sanitárias definidas e receber nivelamento rigoroso.”

(BRAGUIM, 2013)

2.4 LOCAÇÃO, ARMAÇÃO E INFRAESTRUTURA DE INSTALAÇÕES

2.4.1 Locação

O gabarito deve ser cuidadosamente posicionado. “A partir do eixo central da

parede, são considerados 13 cm para cada lado, totalizando a distância de 26 cm,

correspondente aos 10 cm de espessura da parede e mais 8 cm de cada lado para

colocação das faces das fôrmas (interna e externa).” (SILVA, 2010). É claro que, se

a parede for de espessura maior, as distâncias mudam. Na prática, em construções

mais baixas (até 5 pavimentos), raramente se tem paredes de espessura maior que

12 cm, a não ser por exigências de desempenho.

É importante lembrar que a ABNT NBR 16055:2012 fixa em ∓ 5 mm a

tolerância para a posição dos eixos de cada parede em relação ao projeto, além de

tolerância individual de desalinhamento horizontal ( ) de elementos estruturais

lineares menor ou igual a ou 5 mm, adotando-se o menor valor, sendo o

comprimento do elemento, expresso em milímetros (mm).

Figura 4 - Desalinhamento horizontal máximo

Fonte: ABNT NBR 16055:2012, p. 29

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2.4.2 Armação

Segundo Missurelli e Massuda (2009), “A armação adotada no sistema paredes

de concreto é a tela soldada posicionada no eixo vertical da parede. Bordas, vãos de

portas e janelas recebem reforços de telas ou barras de armadura convencional.”.

Em edifícios mais altos, pode ser preciso armar a parede nas duas faces. “A

montagem, o posicionamento e o cobrimento especificados para as armaduras

devem ser verificados, devendo as armaduras estar previamente limpas [...]” (ABNT,

2012, p. 27).

Uma das funções da armação no Sistema Paredes de Concreto é resistir a

tensões de retração, consideráveis devido ao volume de concreto usado, além de

suportar outras ações diretas e indiretas. Por isso, segundo a ABNT (2012, p. 27)

antes de qualquer alteração ou corte na armação, deve-se obter a anuência do

projetista e do responsável técnico da obra.

Há um esforço considerável nas aberturas no Sistema Paredes de Concreto,

principalmente devido à retração e concentração de cargas. “Os espaçadores são

colocados a cada 50 cm, tanto na horizontal quanto na vertical, de forma a

possibilitar o cobrimento de concreto definido em projeto.” (SILVA, 2010).

A ordem de armação na obra a ser seguida é explicada por Missurelli e

Massuda (2009), de forma que se deve armar primeiro a armadura principal, em tela

soldada. Depois é a vez das armaduras de reforços, ancoragens de cantos e cintas.

Figura 5 - Etapa de armação concluída

Fonte: Facisa. Disponível em http://www.cesed.br/construcaoedificios/blog/?p=1504. Acesso

em 30 de Março de 2016

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É importante destacar que “As paredes devem ser construídas monoliticamente

e com armadura de ligação, observada a armadura mínima” (ABNT, 2012, p. 12).

Isso significa que, em todas as ligações, seja parede-parede, seja parede-laje, a

armadura mínima deve ser respeitada. Além disso, “Qualquer elemento pré-moldado

(lajes, escadas e outros) não pode invadir a seção da parede e deve ser consolidado

com esta, com a finalidade de preservar o efeito de diafragma rígido e garantir a

continuidade das paredes.” (ABNT NBR 16055:2012, p. 12)

“Além disso, o espaçamento entre barras de aço verticais e horizontais não

pode ser maior que duas vezes a espessura da parede, sendo de no máximo 30

cm.” (ABNT NBR 16055:2012, p. 14).

2.4.3 Infraestrutura de instalações

Com o desenvolvimento desse sistema construtivo, os fornecedores

aperfeiçoaram-se, lançando produtos e ferramentas que tornam mais ágeis os

processos, principalmente o posicionamento das instalações, certamente integrante

do caminho crítico5.

Figura 6 - Produtos desenvolvidos para agilizar a montagem de instações. (a) As cintas já vêm nas caixas de passagem; (b) Dispositivo de passagem de

eletrodutos; (c) Caixa Shaft para transição entre laje e parede.

(a) (b) (c) Fonte: Catálogo da Polar. Disponível em: http://www.polar.com.br/pdf/catalogo-produtos.pdf.

Acesso em 30 de Março de 2016.

5 Caminho crítico corresponde à sequência de atividades determinantes para a conclusão de

um projeto, essenciais para o cumprimento do prazo final estipulado em projeto. É um indicador utilizado na rede PERT/CPM, instrumento de programação de atividades da gestão de projetos.

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A fixação dos eletrodutos e caixas elétricas às telas soldadas se faz necessário

para que não sejam deslocados na concretagem. Kits hidráulicos podem ser

montados fora do canteiro de obra ou em espaço destinado exclusivamente para

isso. Se o projeto previr banheiros espelhados, pode-se montar a instalação

completa previamente.

2.5 MONTAGEM DE CONTRAMARCOS E FORMAS

2.5.1 Colocação dos contramarcos

Segundo a ABCP (2002, p. 47) os contramarcos devem ser fixados antes da

concretagem: “[...] colocação prévia de contramarcos pré-fabricados em madeira,

aço ou concreto diretamente no interior das fôrmas, concretagem e encaixe das

esquadrias após desforma”.

A ABCP (2013, p. 45-51) cita o uso de parafusos, sistema de colagem ou uso

de presilhas como possíveis procedimentos para fixação dos caixilhos. A falta de

adaptação entre formas e esquadria tem sido um problema citado por diversas

construtoras. Por isso, elas recomendam a padronização de dimensão dos vãos dos

caixilhos e modulação das formas.

Posicionar o caixilho faceando pelo lado interno do ambiente, utilizando

pingadeira, também tem sido uma conduta adotada pela maior parte das

construtoras. Junto com a aplicação de silicone, essas medidas podem eliminar a

falta de estanqueidade entre a parede e o caixilho, um dos problemas mais

recorrentes nas obras.

Para a instalação das esquadrias, segundo a ABCP, 82% das construtoras

pesquisadas optam pela contratação de terceirizadas. Entre os materiais preferidos,

estão as janelas de alumínio e as portas já acabadas de madeira.

2.5.2 Posicionamento e preparo das formas

Esta etapa varia conforme o tipo de forma utilizada. Por serem preferidas, far-

se-á a análise de acordo com a montagem de formas plásticas e de alumínio. “O

ideal é que cada painel pese até 60 kg, um pouco mais pesado que um saco de

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cimento.”6 Diz-se que essas formas são manoportáveis, já que podem ser

carregadas por uma única pessoa.

Os painéis de alumínio se enquadram nessa restrição, já que “cada painel pesa

menos de 18 kg/m²” (SILVA, 2009), o que gera um peso aceitável para modulações

de 0,60 m x 3,00 m. Os painéis são posicionados segundo os eixos das paredes,

que nesse momento já estarão marcados com a tela soldada.

O travamento do sistema de fôrmas é feito a partir de pinos e cunhas, com espaçadores internos reutilizáveis que, além de conferir espaçamento entre as faces das fôrmas, conforme a espessura de projeto da parede, resistem aos esforços atuantes devidos ao empuxo do concreto. (SILVA, 2009)

Importante notar que as formas metálicas, em especial a de alumínio, dão mais

produtividade ao sistema, visto que não precisam de elementos adicionais para

resistir à concretagem. “Os painéis de alumínio não possuem furações para

passagem de ancoragens; somente a passagem fina da chapa de ancoragem na

emenda dos painéis.” (SILVA, 2009).

Figura 7 – Formas de alumínio EasySet

Fonte: Comunidade da Construção. Disponível em

http://www.comunidadedaconstrucao.com.br/produtos-servicos/4/formas-de-aluminio-easyset.html .

Acesso em: 02 de Abril de 2016.

“Os painéis de forma plástica pesam 10kg/m² e são pré-montados e numerados

em fábrica” (SILVA, 2010). De acordo com Silva (2010), a montagem deve ser

iniciada pelos painéis que formam o banheiro, por facilitar a colocação das

6 Disponível na revista Téchne, n. 143, Paredes maciças, Fevereiro de 2009.

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instalações hidráulicas. No caso das formas plásticas, o processo de montagem das

instalações e armadura pode ser invertido com o da própria disposição das formas.

Em ambos os sistemas de formas, é essencial a aplicação correta de

desmoldante. “O desmoldante recomendado para as fôrmas é à base de água e

parafina líquida.” (SILVA, 2009).

Esta etapa é essencial para a qualidade final do sistema, visto que as formas

determinarão a geometria das paredes. É importante notar que a ABNT NBR

16055:2012 fixa em ∓ 5 mm a tolerância dimensional para a espessura das

mesmas. Além de 1/10 do comprimento como tolerância ao comprimento linear, seja

por trecho ou total.

Adicionalmente, a norma determina que:

A tolerância individual de desaprumo ( ) de elementos estruturais deve ser

menor ou igual a h/500 ou 5 mm, adotando-se o menor valor, e que a

tolerância cumulativa para desaprumo ( ) deve ser menor que 10 mm,

sendo h a altura do pavimento expressa em milímetros. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2012, p. 29)

Figura 8 - Desalinhamento vertical máximo

Fonte: ABNT, 2012, p. 29

São, ainda, recomendações da ABNT NBR 16055 (2012) quanto ao uso de

agentes desmoldantes:

garantir que o concreto não tenha aderência à fôrma;

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não deixar resíduos na superfície das paredes ou ser de difícil remoção,

podendo comprometer a aderência do revestimento final e o aspecto da

parede;

não alterar as características físicas e químicas do concreto;

não degradar a superfície das fôrmas.

2.6 CONCRETAGEM

2.6.1 Recebimento do concreto

O concreto pode ser usinado ou produzido na obra. Por ser compatível com o

sistema e permitir um maior controle tecnológico, os concretos usinados são

preferíveis. A adição de aditivos superplastificantes e fibras podem ser feitos no

caminhão betoneira quando este já estiver chegado ao local de aplicação. O uso da

fibra é importante quando o painel for muito grande e o efeito da retração tenha que

ser amenizado. “Recomenda-se o uso de concreto com fibras ou outros materiais

que diminuam os efeitos da retração.” (WENDLER FILHO, 2008).

A concretagem pode ser somente das paredes ou das paredes e lajes

conjuntamente. Segundo Sacht (2008), esse último sistema é chamado também de

OUTINORD (Flórida, EUA), referência à empresa que utiliza esse sistema com

formas do tipo túnel. É comum, também, que se mescle o sistema de paredes em

concreto com lajes pré-moldadas.

O recebimento do concreto é uma etapa importante, já que o slump deve

corresponder ao especificado no projeto para um bom desempenho do sistema.

Para esta etapa, deve ser consultada e seguida a norma ABNT NBR 12655:2015 –

Concreto – preparo, controle e recebimento. O procedimento da ABNT NBR NM

67:1998 – Ensaio de abatimento do concreto (Slump teste) deve ser seguido ou,

caso o concreto seja autoadensável, deve-se seguir a ABNT NBR 15823-2:2010 –

Concreto auto-adensável Parte 2: Determinação do espalhamento e do tempo de

escoamento – Método do cone de Abrams.

2.6.2 Lançamento do concreto

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“Usualmente, o lançamento do concreto nas fôrmas pode ser feito utilizando

caçambas içadas por guindastes ou utilizando bombeamento.” (SACHT, 2008). Já

segundo a ABCP (2009), deve-se utilizar preferencialmente bomba para o

lançamento do concreto nas formas. Entre as razões, destacam-se: o tempo de

operação, redução de perdas e garantia da trabalhabilidade do material.

De acordo com a ABCP (2009), o lançamento deve ser planejado. A escolha de

pontos de lançamento não é aleatória, mas pensada de modo que a massa fluida de

concreto possa caminhar homogeneamente, preenchendo todos os vazios. Misurelli

e Massuda (2009) expõem uma sequência a ser seguida para o lançamento:

Iniciar por um dos cantos da construção até as paredes próximas

estarem cheias;

Seguir mesmo procedimento no canto oposto;

O procedimento é o mesmo para os outros dois pontos;

Pontos nas linhas elevadas (telhado);

O concreto deve ser lançado o mais próximo possível de sua posição

final;

Não deve haver interrupções com duração superior a 30 minutos.

Essas recomendações são relativas a edificações térreas com 4 cantos

opostos.

Figura 9- Equipamento destinado à concretagem de paredes de concreto

Fonte: Site da empresa Tecwall. Disponível em www.tecwall.com.br. Acesso em 04 de Abril de (2016)

Outros cuidados devem ser tomados. De acordo com a ABNT (2012), contra a

segregação, devem ser usados dispositivos que conduzam o concreto, minimizando

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a segregação, como funis, calhas e trombas. Quando a altura de queda livre for

superior a 2,00 m, no caso de peças estreitas e altas, outros cuidados devem ser

tomados.

“Nas concretagens de lajes inclinadas e escadas, deve-se conduzir o concreto

de forma ascendente, ou seja, das regiões inferiores para as superiores do elemento

estrutural.” (ABNT, 2012, p. 32).

2.6.3 Adensamento

Os concretos autoadensáveis não necessitam de adensamento. O concreto

celular, quando recebe aditivo superfluidificante também não necessita. Os demais,

precisam e este deve ser bem feito para evitar defeitos no elemento parede.

O adensamento deve ser cuidadoso, para que a mistura preencha todos os espaços da fôrma. Nessa operação, o executor deve tomar as precauções necessárias para impedir a formação de ninhos ou segregação dos materiais e para não danificar os painéis das fôrmas.. (janelas de inspeção). (MISURELLI e MASSUDA, 2009)

A ABNT NBR 16055:2012 traz outros cuidados a serem tomados na etapa de

adensamento. São eles:

o adensamento (manual ou mecânico) deve garantir que o concreto

preencha todos os espaços da fôrma sem prejuízo da aderência das

armaduras. Para tanto, é preciso que no processo não se toque na

armadura nem desloque os embutidos da forma;

no caso de alta densidade de armaduras, cuidados especiais devem ser

tomados para que o concreto seja distribuído em todo o volume da peça

e o adensamento se processe de forma homogênea;

o enchimento da forma deve ser realizado sem a ocorrência de falhas

por ar aprisionado. O sistema de formas deve prever dispositivos que

garantam a saída desse ar durante a concretagem, em especial nas

regiões logo abaixo das janelas ou outros locais propícios à formação de

vazios. [Para tal, é necessário prever furos nas fôrmas (com cerca de ¾"

de diâmetro), segundo Missurelli e Massuda (2009)]. Deve-se também

acompanhar o enchimento das fôrmas por meio de leves batidas com

martelo de borracha nos painéis.

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“Deve ser evitada a vibração excessiva do concreto, que pode provocar a

segregação do material e a migração de finos e água para a superfície (exsudação),

de forma a não prejudicar a qualidade e o desempenho do acabamento.” (ABNT,

2012, p. 34)

2.6.4 Cura e desforma

“A cura [...] deve ser realizada tomando cuidado para evitar mudanças bruscas

de temperatura, secagem, vento, chuva forte, agentes químicos, choques e

vibrações de grande intensidade para evitar o surgimento de fissuras e trincas.”

(FIABANI, 2010).

Como a superfície de concreto, no caso das paredes, fica com pouca área

superficial exposta (apenas a face superior), então o cuidado maior é justamente

com essa face. Recomenda-se mantê-la úmida, ainda mais se for usado aditivo

acelerador de pega (ter cuidado com os cloretos, geralmente presente nesse tipo de

aditivo, que podem causar danos às armaduras). A cura pode ser feita por

molhagem logo após o fim da pega, já que “[...] o melhor sistema para a inibição de

fissuras por retração é a cura úmida.” (BATISTA, et al, 2014).

De acordo com Misurelli e Massuda (2009), “A retirada das estruturas

provisórias deve ser feita após o concreto atingir a resistência prevista no projeto,

sem impacto, evitando o aparecimento de fissuras”. Geralmente, 3 MPa é adotada

como uma resistência à compressão adequada para a desforma. A ABNT NBR

16055:2012 enuncia uma precaução nessa etapa:

“Nenhuma ação adicional não prevista nas especificações de projeto ou na programação da execução da estrutura de concreto deve ser imposta à estrutura ou ao sistema de escoramento sem que se comprove que o conjunto tem resistência suficiente para suportar com segurança as ações a que estará sujeito” (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2012, p. 24)

Apesar de indesejado, pode ser necessário o estucamento de alguma

imperfeição resultante da concretagem. Ainda segundo Missurelli e Massuda (2009),

“Na desmontagem, [...] é fundamental que seja realizada uma limpeza completa,

removendo a película de argamassa (cimento + água + areia) aderida ao molde.

Esse trabalho deve ser cuidadoso, de modo a garantir a vida útil das fôrmas.”

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As formas, logo após serem retiradas, são dispostas ao lado da edificação para

o processo de limpeza e aplicação de desmoldante visando ao próximo uso. Sobre

esse processo, Silva (2010) transmite uma recomendação da empresa Easy Set

Mills:

A empresa recomenda a lavagem das formas após cada concretagem, com jatos de água, para evitar que o concreto fique impregnado nas fôrmas, dificultando a sua remoção posterior, bem como o uso de espátulas, embora o tipo a ser utilizado não seja especificado pela empresa. Recomenda também evitar quedas e impactos na superfície de contato.

Ressalta-se a importância da não retirada de escoramentos “[...] enquanto não

houver certeza de que os elementos estruturais e o sistema de escoramento têm

resistência suficiente para suportar com segurança as ações a que estão sujeitos”

(ABNT, 2012, p. 24)

2.6.5 Preparação para a execução do próximo pavimento

Após a concretagem da laje e efetiva cura do concreto, com as esperas já

dispostas, faz-se a marcação das paredes e apoios para as formas. O procedimento

é o mesmo, como se a laje fosse o radier. Para esta etapa, utilizam-se velas, e

tensores. “A maioria dos sistemas de fôrmas trepantes disponíveis no mercado tem,

nas porções exteriores da fôrma, andaimes do tipo suspenso ou permitem a fixação

de balancins.” (PANDOLFO, 2007).

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Figura 10 - Equipamento para trabalho em altura

Fonte: PANDOLFO, 2007

2.7 COBERTURA

Não há grandes requisitos para a cobertura. Pode-se executar as mesmas

coberturas que em outros sistemas estruturais. O que se deve evitar é a execução

de laje impermeabilizada, apenas, já que, devido à pequena espessura da laje,

haverá desconforto térmico para os habitantes do pavimento inferior. Uma opção

comum é a execução de cobertura em telha de fibrocimento elevada, formando-se,

assim, um colchão de ar, que ajuda no conforto térmico do pavimento inferior. No

caso de edificações com elevador, pelo fato de a planta da cobertura ser diferente

das demais, com a presença de casa de máquinas, pode-se executá-la em

alvenaria. É o caso do projeto analisado por Corrêa (2012, p. 52), em que o

reservatório e a casa de máquina foram executados em alvenaria estrutural. A

justificativa foi que, usando paredes de concreto, seria necessária a compra de um

novo conjunto de formas.

2.8 ACABAMENTO

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2.8.1 Revestimento interno

A parede, segundo Silva (2010) dispensa chapisco, emboço e reboco, podendo

receber diversos tipos de revestimentos diretamente, como pinturas, texturas,

revestimentos cerâmicos, etc. A capa fina de gesso é o mais empregado, sendo a

espessura muito reduzida, semelhante ao Sistema de Alvenaria Estrutural.

2.8.2 Revestimento externo

Não há restrições. Podem ser aplicadas texturas diretamente ou revestimentos

tipo monocapa. Em alguns casos, a textura bastante lisa da parede de concreto

dificulta a aderência do revestimento. “Caso ele seja muito regular e plano, a

aderência dos revestimentos pode ser comprometida”. (PANDOLFO, 2007).

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3. CONCRETO CELULAR

3.1 MATERIAIS

3.1.1 Agregados e fíleres

“O agregado miúdo é, normalmente, a areia natural que para ser adequada ao

uso em concreto, deve apresentar-se livre de impurezas orgânicas, argila, ou

qualquer outro material deletério e não apresentar quantidade excessiva de finos.”

(CORTELASSI, 2005, p. 46)

Sach e Seifert (1999) apud Jones (2000) ressaltam que agregados maiores

podem causar o colapso da espuma durante a mistura, o que não é desejável.

O pó de brita, que constitui um passivo ambiental do beneficiamento de rochas,

pode ser utilizado na confecção de concretos espumosos, mas a demanda por água

da pasta será maior, o que, em alguns casos, pode ser indesejável.

Cortelassi (2005) também relata que os agregados miúdos devem requerer a

menor quantidade de água possível para a obtenção de máxima plasticidade e

fluidez do concreto fresco. Em concretos celulares de alto desempenho, os finos

estão mais presentes, com grande parte da granulometria retida nas peneiras de

malhas de abertura 2,40 mm; 0,30 mm e 0,15 mm. Por isso, a areia não precisa ser

muito fina (nos concretos de alto desempenho), já que essa parcela é ocupada por

adições como microssílica, metacaulim ou cinza volante.

Uma recomendação do ACI - American Concrete Institute (1993) é a seguinte:

O tamanho máximo do agregado não deve em nenhum caso exceder um quinto da dimensão mais estreita entre os lados de formas, três quartos do espaçamento mínimo livre entre barras de reforço individuais ou conjuntos de barras , nem um terço da profundidade de lajes . Estas limitações podem ser dispensadas se métodos de viabilidade e trabalhabilidade são tais que o concreto não apresente estrutura em colmeia ou possuir vazios excessivos.

Assim, a demanda por determinado tamanho de agregado no concreto celular

varia, entre outros fatores, com:

a) Trabalhabilidade desejada;

b) Consumo de cimento;

c) Resistência;

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d) Adições;

e) Aditivos;

f) Disponibilidade de materiais e jazidas na área da construção.

“Tipicamente, o teor de cimento fica em entre 300 kg/m³ e 400 kg/m³. No

entanto, teores de 500 kg/m³ ou maiores têm sido usados para alcançar maiores

resistências”. (MOHAMMAD, 2011, p. 59). Jones (2000) atestou que o ganho de

resistência obtido aumentando o teor de cimento acima de 500 kg/m³ é pequeno.

3.1.3 Espuma

Segundo Rosen (2004) apud Mohammad (2011), à agua são adicionados

agentes tensoativos que reduzem a tensão interfacial entre dois líquidos. Eles

contêm tanto hidrófilos quanto hidrófobos ao nível molecular. Isto promove a

formação da emulsão e permite que o agente tensoativo reduza a tensão interfacial

entre dois líquidos por adsorção na sua interface. „Interface‟ indica uma fronteira

entre duas fases imiscíveis. “O agente espumificante é diluído na água em

concentração de 1 para 5 a 40 partes de água.” (SULAIMAN, 2011, p. 12)

“Agentes surfactantes tensoativos sintéticos ou proteicos podem ser usados

para produzir espuma” (BRITISH CEMENT ASSOCIATION, 1994) apud Mohammad

(2011) e “são formulados para produzir bolhas de ar que são estáveis e capazes de

resistir às forças físicas e químicas impostas no processo de fabricação do concreto

espumoso.” (MOHAMMAD, 2011, p. 20)

“As bolhas variam em diâmetro de 0,1 mm a 1,5 mm” (BRADY et al, 2001)

3.2 DOSAGEM

“A dosagem do concreto celular é diferente do concreto normal. É definida

baseada na relação entre massa, densidade e volume do mesmo.” (AMIRRASOULI,

2015, p. 41).

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De acordo com Mohammad (2011), não há um método padrão para dosagem

do concreto celular espumoso. Ainda: dosagens de concreto tradicional não podem

ser usadas de forma análoga para concreto espumoso7.

Basicamente, para uma densidade no estado plástico alvo (D, kg/m³) e um fator água/cimento (w/c) fixado, a quantidade de cimento (c, kg/m³), a água (W, kg/m³) e o agregado miúdo (f/ kg/m³) são calculados de acordo com uma equação: D = c + W + f Em que c = cimento, f = agregado miúdo e W = água (w/c x c) (MOHAMMAD, 2011, p. 43,44)

O concreto celular, segundo Amirrasouli (2015, p. 43) é produzido, hoje, por

dois métodos comerciais.

O método de pré-formação de espuma pode usar espuma seca ou molhada. A pré-espuma úmida é produzida pela pulverização de uma solução de agente espumificador através de uma malha fina que resulta em tamanhos de vazios entre 2 e 5 mm. No método de espuma seca, a solução de agente espumificador e água com ar comprimido são introduzidos simultaneamente no interior da câmara e a espuma resultante seca é adicionada à pasta de cimento. A espuma feita com base no método seco é mais estável e tem bolhas menores (menos de 1 mm). (AMIRRASOULI, 2015, p. 43)

No método de pré-espuma, “[...] uma espuma apropriada e estável deve ter

uma densidade entre 75 e 85 kg/m³.” (AMIRRASOULI, 2015, p. 43). O cálculo da

dosagem se torna ainda mais complexo ao usar outros materiais como cinza

volante, substituindo cimento ou como fíler, fibras, sílica ativa, metacaulim e outros.

3.3 PROPRIEDADES

3.2.1 Densidade

“A habilidade de controlar a densidade é uma das principais vantagens do

concreto celular. As densidades de projeto que estão numa faixa de 300 a 1600

kg/m³ têm uma forte influência sobre as propriedades do concreto celular [...]”

(MOHAMMAD, 2011, p. 28). A densidade é determinada através de métodos de

7 A título de comparação: na dosagem de concreto comum, a resistência à compressão

determina o fator água/cimento para assim calcular o volume de água. No concreto espumoso, a densidade a que se quer chegar e o fator água/cimento são os fatores inicialmente fixados.

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dosagem já existentes. Quando a razão água/sólidos é alta, a adição de mais água

torna a pasta muito fina para conter as bolhas, que acabam segregando,

aumentando a densidade do concreto. Do lado oposto, com uma razão água/sólidos

baixa, “[...] a espuma é muito seca e usará a água da pasta, que é necessária para a

hidratação do cimento e ganho de resistência”. (AMIRRASOULI, 2015, p. 44)

. “Instabilidade no concreto celular espumoso faz com que a densidade varie e

isso pode causar uma segregação não prevista, colapso e eventual inaptidão para o

emprego projetado.” (YERRAMALA apud MOHAMMAD, 2011).

Segundo Narayanan e Remamurthy (2000, p. 325), uma forma esférica dos

vazios otimiza o desempenho do concreto celular. Além disso, esses poros têm que

ser distribuídos uniformemente por toda a massa de concreto. Evidentemente,

quanto maior a dimensão do vazio, menor será a densidade do concreto.

Figura 11 - Distribuição uniforme de vazios

Fonte: adaptação de AMIRRASOULI, 2015, p. 47

A heterogeneidade na distribuição dos vazios acaba por criar planos

preferenciais de ruptura e zonas frágeis, onde certamente ocorrerá uma falha, caso

o material esteja sendo submetido a uma tensão razoável. “A distribuição de bolhas

de pequenas dimensões através da estrutura do concreto celular pode trazer

propriedades mecânicas mais consistentes.” (AMIRRASOULI, 2015, p. 46).

3.2.2 Resistência à compressão

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27

Segundo Mohammad (2011, p. 38), o valor típico de resistência para o concreto

espumoso de densidades entre 800 e 1.000 kg/m³ é de 1-8 MPa. “Com uma

resistência à compressão mínima de 25 MPa, o concreto espumoso tem o potencial

de ser usado como um material estrutural” (JONES e MCCARTHY, 2005). Para

concretos celulares normais, uma resistência de 25 MPa só seria atingida com

densidades variando de 1.800 kg/m³ a 2.000 kg/m³.

Figura 12 - Relação entre densidade e resistência à compressão de concretos celulares normais

Fonte: BRITISH CEMENT ASSOCIATION, 1994

Contudo, com o desenvolvimento da tecnologia e a incorporação do uso de

aditivos nesse material, é possível alcançar resistências maiores com densidades

reduzidas. “Com o Concreto Celular de Alto Desempenho8 o peso é

significativamente reduzido a um patamar de 1041-1522 kg/m³ (65 a 95 lbs/ft³) com

34,5 a 48,3 MPa, resultando em uma eficiência estrutural melhorada em termos de

resistência/peso, com menos componentes estruturais e uma consequente redução

na armação[...]” (LIGHTCONCRETE LLC, 2003)

Em uma pesquisa, usando aditivos e adições para o concreto celular, Dawson

et al (2015) demonstraram, através de diferentes dosagens, a evolução da

resistência à compressão aos 7, 14, 28 e 91 dias.

8 High Performance Cellular Concrete (HPCC) em inglês.

Densidade

seca (kg/m³)

Resistência à

compressão aos

7 dias (N/mm²)

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28

Tabela 2 - Dosagens usadas na pesquisa de Dawson et al (2015)

Traços

FC3 FCa3 FC6 FCa6 FC9 FCa9

Densidade alvo (kg/m³)

1300 1300 1600 1600 1900 1900

Teor de cimento (kg/m³)

500 450 500 450 500 450

Sílica Ativa (kg/m³)

- 50 - 50 - 50

Fator água/cimento

0,475 0,300 0,500 0,325 0,525 0,350

Superplastificante (kg/m³)

- 7,5 - 7,5 - 7,5

Teor de água (kg/m³)

237,5 150,0 249,9 162,5 262,5 175,0

Teor de areia (kg/m³)

562,0 514,0 850,0 744,0 1137,5 974,0

Cinza Volante (kg/m³)

- 128,5 - 186,0 - 243,5

Espuma (kg/m³) 19,1 19,1 13,3 13,3 7,5 7,5

Agente espumificador

(kg/m³) 0,35 0,35 0,24 0,24 0,14 0,14

Espuma (m³) 0,424 0,424 0,295 0,295 0,166 0,166

Fonte: HILAL, THOM e DAWSON, 2015, p. 287

Dawson et al (2015) acabam aferindo que os traços FCa‟s (concreto espumoso

com adição de cinza volante) mostraram uma maior relação resistência/densidade

que qualquer outro traço de concreto espumoso em outros estudos produzidos

usando areia e/ou cinza volante como fíler.

Gráfico 1 - Evolução da resistência à compressão para diferentes dosagens

Fonte: HILAL, THOM e DAWSON, 2015, p. 289

Idade (dias)

Res

istê

nc

ia à

co

mp

res

o (

MP

a)

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29

3.2.3 Resistência à tração direta e à tração na flexão

“A resistência à tração do concreto espumoso é aumentada com o aumento na

densidade do traço.” (MOHAMMAD, 2011, p. 28). De acordo com Narayanan e

Ramamurthy (2000, p. 326), a relação entre a resistência à tração na flexão varia de

0,22 a 0,27. Contudo, para concretos espumosos de densidade muito baixa, esse

valor se aproxima de zero. Teores maiores de cimento resultam em um acréscimo

da resistência do concreto celular em geral. No entanto, Jones (2000) relatou que o

aumento é mínimo para teores maiores que 500 kg/m³. Complementarmente,

Mohammad (2011, p. 44) diz que a adição de fibras de polipropileno causa um

ganho na resistência à flexão, em contrapartida, isso causa uma perda na

trabalhabilidade e um incremento no custo.

3.2.4 Módulo de elasticidade

“A maior parte das fórmulas usadas para módulo de elasticidade do concreto

aerado autoclavado em compressão reportam uma função da resistência à

compressão.” (NARAYANAN e RAMAMURTHY, 2000, p. 326).

“O módulo de elasticidade do concreto espumoso é significativamente menor

que o do concreto normal. Os valores para densidade variando de 400 kg/m³ a 1600

kg/m³ correspondem a módulos entre 0,8 kN/mm² a 12 kN/mm², respectivamente.”

(BRITISH CEMENT ASSOCIATION, 1994).

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30

Figura 13 - Módulo de elasticidade do concreto celular

Fonte: MELLIN, 1999

Segundo Khan (2014) ,o confinamento do concreto espumoso reduz as fissuras

e tem mostrado gerar menos deformações, dependendo do material envolvente.

Já McCarthy (2004) relata que, para a mesma força solicitante, as dosagens

com areia mostraram maiores valores de módulo de elasticidade se comparados às

dosagens com cinza volante. Isso pode ser explicado pelo intertravamento maior das

partículas e pelo maior módulo de elasticidade da areia.

Esse fenômeno foi observado também por Dawson et al (2015), levando à

seguinte conclusão: a substituição direta de concreto normal por concreto espumoso

celular para uma mesma solicitação não resultará em uma mesma resposta

estrutural. De acordo com os mesmos autores, o módulo dinâmico de elasticidade é

maior que o módulo estático. Uma razão seria o uso de uma abordagem não

destrutiva para a determinação do módulo dinâmico.

Para o coeficiente de Poisson, Byun et al (1998) trazem um valor médio para o

concreto leve de 0,2. Lee et al (2004) encontraram valores do Coeficiente de

Poisson entre 0,18 e 0,19.

Resistência à tração na flexão (N/mm²)

Módulo de Elasticidade (kN/mm²)

Densidade no estado plástico (kg/m³)

Teor de fibras¹ (%)

Resistência à compressão² (N/mm²)

2 dias 7 dias 28 dias

Fibra de polipropileno de 19 mm

Selado e curado

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31

3.2.5 Desempenho térmico

O desempenho térmico do concreto celular constitui um diferencial positivo em

relação a outros materiais. Por isso, decidiu-se falar sobre o mesmo neste trabalho.

Segundo Narayanan e Ramamurthy (2000), a condutividade térmica depende

da densidade e conteúdo do traço, inclusive das características próprias de cada

material nele contido. A quantidade de poros (células) e a sua distribuição também

são críticos para o isolamento térmico. Uma distribuição uniforme de vários poros

pequenos em vez de poros isolados grandes traz melhores propriedades térmicas

para uma mesma densidade.

Já que o concreto celular tem excelente isolamento térmico e é de peso baixo,

pode complementar outros materiais para serem usados em aplicações que

requerem uma maior resistência estrutural.

Tabela 3 - Valores de condutividade térmica por densidade

Densidade seca (kg/m³)

Condutividade Térmica (W/mK)

400 0,10

600 0,11

800 0,17-0,23

1000 0,23-0,30

1200 0,38-0,42

1400 0,50-0,55

1600 1,00-1,20

Fonte: Adaptado de BRITISH CEMENT ASSOCIATION, 1994

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Gráfico 2 - Condutividade térmica por densidade seca

Fonte: autor. Dados da BRITISH CEMENT ASSOCIATION, 1994

Roslan et al (2012) conseguiram uma mistura, através de adições de 30% de

cinza volante e 0,20% de fibra de propileno, de densidade igual a 1400 kg/m³,

condutividade térmica de 0,59 W/mK e resistência à compressão aos 28 dias de

11,8 MPa. Os valores obtidos mostram a relevância do material concreto celular em

face de outros materiais tradicionais de vedação e estruturais. Comparando com o

tijolo cerâmico, a ABNT NBR 15220:2008 – Desempenho térmico de edificações –

Parte 1: Definições, símbolos e unidades traz, para densidades entre 1300 kg/m³ e

1600 kg/m³, a condutividade térmica de 0,90 W/mK.

Adicionalmente, Roslan et al (2012) frisam que, para umidade mais alta (ensaio

com o corpo de prova saturado), a condutividade térmica é maior, por ter a água

uma maior condutividade térmica que o ar. Também, a adição de aditivo aumenta a

condutividade térmica no estado seco, mas diminui a mesma no estado saturado.

Explicam os autores que a absorção de água pelo concreto com aditivo é menor que

a do concreto normal, o que evita uma influência maior da água nas suas

propriedades térmicas.

3.2.6 Retração

De acordo com Ziembika (1977) apud Narayanan e Ramamurthy (2000), a

retração ocorre por perda da água adsorvida do material e é significante no concreto

y = 0,0383e0,0019x

R² = 0,9729

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 500 1000 1500 2000

Co

nd

uti

vid

ad

e T

érm

ica (

W/m

K)

Densidade seca (kg/m³)

Condutividade Térmica

CondutividadeTérmica

Exponencial(CondutividadeTérmica)

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33

celular por causa de sua alta porosidade total (40-80%) e superfície específica dos

poros (por volta de 30 m²/g).

Dentre alguns fatores que influem na retração, de acordo com o supracitado

autor, estão: distribuição e tamanho dos poros, sendo que poros mais dispersos e

menores com mesmo volume de outras distribuições de poros maiores causam

maior retração; concretos celulares produzidos apenas com cimento mostram uma

retração maior do que os produzidos com cimento e sílica; processos como o

autoclave causam uma redução de até 80% em comparação à cura exposta ao ar;

condições ambientais, como umidade relativa do ar e teor de umidade na massa.

3.2.7 Características físico-mecânicas

Relatam Rahman et al (2010) que o concreto celular sob tensão de

compressão apresenta um trecho inicial elástico, seguido de um regime de patamar

inclinado, quase reto, e um terceiro estágio – o de densificação. O comportamento é

similar ao de um material celular.

Ao iniciar o patamar inclinado, os microporos começam a conectarem-se,

causando uma diminuição da inclinação do gráfico. No estágio de densificação, os

poros já estão esmagados e o material começa a encolher. Portanto, para efeitos

estruturais seria interessante mantê-lo no trecho elástico ou próximo a ele.

Figura 14 - Diagrama típico tensão x deformação de um material celular

Fonte: AMIRRASOULI, 2015, p. 25

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34

O comportamento do concreto celular é um pouco diferente do concreto normal

devido à presença maior de vazios. Explica Amirrasouli (2015, p. 46), sobre o

concreto comum:

Devido ao produto da hidratação e o processo de endurecimento de materiais cimentícios, a razão a/c não é constante pela matriz. Essas regiões localizadas [interstícios que envolvem os agregados] têm uma razão água/agregado maior e são mais frágeis que o restante da pasta hidratada. Por isso, fraturas de retração que ocorrem nas tenras idades dos materiais cimentícios são iniciadas a partir dessas regiões. O início e propagação dessas microfissuras é o mecanismo dominante desses materiais. Submetidos à tensão de compressão uniaxial, a resposta do concreto é controlada por microfissuras na zona fraca. Quando o carregamento é aumentado, as fissuras aumentam e se espalham, levando a matriz mais rígida a também fissurar.

Acontece que, no concreto celular, as zonas mais frágeis são justamente as

áreas mínimas de conexão entre as células, ou vazios. As fissuras e conexões

desses caminhos vicinais ao acréscimo de carregamento governam o

comportamento desse material.

[...] baseada na formação mecânica dos vazios na estrutura do concreto celular, a região mais frágil pode ser considerada a de área mínima entre vazios. Isso é devido à reação química do agente espumante e a matriz nessa região e às condições físicas do contorno da zona de transição que enfraquece esse limite em comparação a outras regiões do concreto. Qualquer deformação ou fissura são iniciadas nessas seções. (AMIRRASOULI, 2015, p. 47)

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35

4. DIMENSIONAMENTO: COMPARAÇÃO DA NBR COM OUTRAS

NORMAS RELATIVAS À PAREDE DE CONCRETO E COM A

ALVENARIA ESTRUTURAL

4.1 APRESENTAÇÃO DO PROJETO

O projeto se trata de uma edificação multifamiliar com seis pavimentos,

incluindo a cobertura. Originalmente, projetado para alvenaria estrutural, dispõe de

10 apartamentos por andar, sendo concebido para venda pelo programa Minha

Casa Minha Vida.

O prédio possui 17,0 m de altura e 2,80 m de pé-esquerdo.

Figura 15 - Corte esquemático do prédio em análise

Fonte: Autor

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36

Figura 16 - Planta baixa do 4º piso

Fonte: Autor

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37

A edificação possui juntas estruturais, o que faz com que o comportamento da

mesma se dê como três edificações distintas – separadas por retas vermelhas na

planta baixa, na Figura 16.

O grupo de paredes escolhido para o dimensionamento, que a partir de agora

será chamado de Grupo P, foi o formado pelas paredes Par44, Par49, Par70 e

Par59, delimitados pelos linteis das janelas J1 e J2 e pela porta P3. As figuras

abaixo ilustram o grupo e sua localização em relação à planta baixa.

Figura 17 - Grupo de parede e posicionamento em planta

Fonte: Autor

4.2 METODOLOGIA

Primeiramente, serão levantadas todas as ações incidentes sobre o pavimento

térreo, inclusive as horizontais. Os pesos específicos de cada material serão

especificados, assim como as demais características inerentes a cada sistema

construtivo. Além disso, será definido um grupo de paredes a ser comparado,

considerando a análise por Grupo Isolado de Paredes (GIP).

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38

Em seguida, será feito o dimensionamento do mesmo grupo de parede às

forças horizontais. As forças horizontais serão obtidas por das considerações da

ABNT NBR 6123:1988 – Forças devidas ao vento em edificações.

Proceder-se-á à comparação entre os diferentes dimensionamentos. Ao longo

de todas as etapas, serão invocadas diferentes considerações das normas em

análise.

As normas usadas para o dimensionamento serão: ABNT NBR 6118:2014 –

Projetos de estruturas de concreto – Procedimento; ABNT NBR 15812-1:2010 –

Alvenaria estrutural – Blocos cerâmicos Parte 1: Projetos; ABNT NBR 16055:2012 –

Parede de concreto moldada no local para a construção de edificações – Requisitos

e procedimentos; e ACI 318:2014 – Building Code Requirements for Reinforced

concrete.

Outras normas serão usadas para suportar as considerações construtivas e de

cálculo que porventura possam influenciar no dimensionamento.

4.3 CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS E AÇÕES

4.3.1 Propriedades físicas

As propriedades físicas consideradas para cada material estão na tabela a

seguir:

Tabela 4 - Propriedades físicas dos materiais

Propriedades físicas

Material Ei (MPa) fck, fbk ou fpk (MPa)

fyk (MPa) Densidade

(kN/m³)

Bloco cerâmico 8.000 8,0 - 13,0

Argamassa 6.000 5,0 - 19,0

Prisma 3.360 3,2 - -

Concreto (parede) 11.171 20,0 - 15,0

Concreto (laje) 31.000 30,0 - 25,0

Graute 25.000 25,0 - 24,0

Aço (barra) CA-50 210.000 - 500 78,5

Aço (tela) CA-60 210.000 - 600 78,5

Fonte: autor

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39

Para a argamassa de assentamento da alvenaria estrutural, foi considerada

uma argamassa com resistência à compressão aos 28 dias ( ) de 5 MPa.

A resistência característica do bloco foi obtida pelo porte da obra. Um bloco de

= 8 MPa (área bruta) é razoável para um prédio composto por térreo mais cinco

andares. A resistência característica do prisma foi obtido por correlação com a

resistência característica do bloco, sendo o fator de eficiência = 0,4. A ABNT NBR

15812-2:2010 – Alvenaria estrutural – Blocos cerâmicos Parte 2: Execução e

controle de obras, admite valores de entre 0,15 e 0,50 para ser

considerado como valor de projeto. Neste trabalho, foi considerado , e

está de acordo com a norma. Santos (2008) apresenta vários resultados de diversos

autores que obtiveram fatores de eficiência de , dependendo

especialmente, além da resistência do bloco, da resistência da argamassa. Sánchez

(2013) reuniu vários estudos sobre a influência dos fatores que influenciam na

resistência do prisma e chegou a conclusões semelhantes a Santos (2008).

O módulo de elasticidade E do bloco e da argamassa foram obtidos com base

em Santos (2008). Segundo a ABNT NBR 15812-1 (2010, p. 9), o módulo de

elasticidade do prisma pode ser estimado em 600 , resultando em 2,40 GPa (área

bruta), que, de certa forma, é um resultado conservador.

Todos os valores para propriedades do concreto da laje foram obtidos por

indicações da ABNT NBR 6118:2014, exceto o , que foi fixado em 30 MPa.

Para o concreto celular, foram usadas indicações do ACI 318:2014. Na tabela

19.2.1.1, a norma citada especifica que concretos leves devem possuir pelo menos

uma resistência característica à compressão de 17 MPa. Foi escolhido, assim, um

concreto de 20 MPa. Para este concreto, a resistência correspondente, através de

dosagens já mostradas neste trabalho, pode ser obtida com uma densidade de 1500

kg/m³. Para o módulo de elasticidade de concretos leves com densidade entre 1440

e 2560 kg/m³, o ACI 318 (2014) traz a seguinte equação:

( )

Usando a densidade especificada, = 11.171 MPa.

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40

Para a espessura da parede de concreto foi adotado 12 cm. Tanto a norma

ABNT NBR 16055:2012 como o ACI 318M:2014 adotam valor mínimo de 10 cm para

paredes externas. Para uniformizar, todas as paredes terão a espessura de 12 cm.

4.3.2 Ações

A fim de permitir comparações, as ações foram consideradas iguais para os

dois sistemas estruturais, sendo apenas os valores alterados devido ao material. A

laje, por ter material igual nos dois casos, também teve iguais valores. A tabela

abaixo resume os valores dos pesos próprios:

Tabela 5 - Peso próprio dos componentes

Peso Próprio

Componente Densidade

(kN/m³) Altura (m)

Largura (m)

Peso

Valor Unidade

Parede de concreto celular

15,0 2,70 0,12 4,86 kN/m

Alvenaria de bloco cerâmico

13,0 2,70 0,19 6,67 kN/m

Laje de concreto 25,0 0,10 - 25,0 kN/m²

Piso cerâmico 30,0 0,01 - 0,30 kN/m²

Forro de gesso 12,5 0,01 - 0,13 kN/m²

Fonte: autor

Como ação acidental, foi considerada uma ação distribuída na laje igual a 2

kN/m², como preconiza a ABNT NBR 6120:1980 – Cargas para o cálculo de

estruturas de edificações. O valor característico foi tomado para área equivalente a

despensa, área de serviço ou lavanderia para facilitar os cálculos e à favor da

segurança. As demais cargas foram obtidas seguindo orientações da referida norma,

ou, como no caso de piso cerâmico e forro de gesso, foram obtidos de fornecedores

dos materiais em sites da internet.

A carga horizontal foi obtida de acordo com a ANBT NBR 6123:1988 – Forças

devidas ao vento em edificações. Os valores de Fx e Fy estão dispostos na Tabela

6. Porém, será considerada apenas a força no eixo y (Fy) para não tornar este

trabalho demasiado longo. Como não faz parte do objetivo deste trabalho, efeitos

resultantes de imperfeições geométricas globais, retração, gradiente térmico,

fluência e outros não foram considerados.

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41

Figura 18 - Orientação das forças horizontais de vento

Fonte: autor

Tabela 6 - Força do vento nas duas direções

Vento

Piso Fx (kN) Fy (kN)

5 32,6 94,4

4 31,5 91,4

3 30,2 87,4

2 28,3 81,9

1 24,7 71,1

Fonte: autor

4.3.3 Combinação de ações

Foi analisada apenas a combinação normal de ações para o estado limite

último (ELU). Conforme traz a ABNT NBR 15821-1 (2010, p. 16), As combinações

últimas para carregamentos permanentes e variáveis devem ser obtidas por:

( )

Essa expressão é a mesma usada pela ABNT NBR 6118:2014 (sem levar em

conta as ações indiretas). A ABNT NBR 15821-1 (2010, p. 15) admite classificar a

edificação em Tipo 1 ou Tipo 2, sendo o Tipo 2 “aquelas em que as cargas

acidentais não superam 5 kN/m²”. De acordo com esta norma, para ações

permanentes e edificações Tipo 2, o coeficiente de ponderação para combinações

normais de ações deve ser de 1,40 para ações permanentes e 1,40 também para as

variáveis.

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42

Ainda de acordo com a ABNT NBR 15821-1 (2010, p. 15), o coeficiente para

redução de ações variáveis deve ser tomado como 0,5 para cargas acidentais

em edifícios residenciais e 0,6 para pressão do vento em edificações em geral.

A ABNT NBR 16055 (2012, p. 9) indica que os coeficientes de ponderação de

esforços “devem ser determinados conforme a ABNT NBR 6118:2007 quanto a

combinações para os estados limites último (ELU) e de serviço (ELS)”. Como a parte

de combinação de ações não foi alterada da versão 2007 para 2014, optou-se por

seguir a de 2014. O , segundo a ABNT NBR 6118 (2014, p. 65), tabela 11.2, deve

ser tomado igual a 0,5 para cargas acidentais de edifícios residenciais e 0,6 para

pressão dinâmica do vento nas estruturas em geral. A tabela 11.1, na mesma

página, traz a seguinte assertiva “Para as cargas permanentes de pequena

variabilidade, como o peso próprio das estruturas, especialmente as pré-moldadas,

esse coeficiente [ ] pode ser reduzido para 1,3”. Ora, é razoável que se considere

o peso próprio das paredes de concreto de pequena variabilidade, principalmente

devido à industrialização do processo e à alta conformidade das fôrmas.

A ACI 318 (2014) sugere, através do seguinte quadro9, as combinações de

ações para estruturas de concreto:

Tabela 7 - Combinação de ações, segundo a ACI 318

Fonte: AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, 2014, p. 58

9 No índice de notação da referida norma, D = effect of service dead load (carga permanente);

S = effect of service snow load (carga variável da neve); Lr = effect of service roof live load (carga variável na cobertura); L = effect of service live load (carga variável de ocupação); R = cumulative load effect of service rain load (carga acumulativa da água devido à chuva); W = Wind (vento); E = effect of horizontal and vertical earthquake-induced forces (efeito devido a esforços sísmicos).

Combinação de carregamento Equação

Carrega- mento

Principal

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Posteriormente, traz outras observações, como “O fator L pode ser reduzido

para 0,5 nas equações (5.3.1c), (5.3.1d) e (5.3.1e) exceto em [...] (c) Áreas em que L

é maior que 4,8 kN/m²”. Portanto, quando a equação (5.3.1c) for empregada, o fator

L será reduzido.

Para a combinação de ações, foram consideradas três situações, quando

aplicáveis às normas respectivas: a primeira considera o peso próprio e a carga de

ocupação como única variável, na segunda, a ação variável principal é o vento, na

terceira, a principal é a carga de ocupação. A tabela abaixo resume as combinações

de ações para as diferentes normas e usando os diferentes materiais.

Tabela 8 - Denominação das combinações usadas

Combinação - Denominações

Peso

Próprio (G)

G + Q G + V + Q G + Q + V

NBR 6118 G6118 GQ6118 GVQ6118 GQV6118

ACI 318 GACI GQACI GVQACI GQVACI

NBR 15821-1 G15821 GQ15821 GVQ15821 GQV15821

Fonte: autor.

A lógica usada para formular o nome das combinações foi a seguinte: as três

primeiras letras indicam o tipo de carregamento, sendo G = peso próprio; Q = carga

de ocupação variável e V = vento. A sequência delas indica qual é a ação variável

principal, da esquerda para a direita. Por exemplo: GQV6118 é a combinação feita

de acordo com a norma ABNT NBR 6118:2014 que tem como carga variável

principal a carga de ocupação e como carga variável secundária o efeito do vento.

Da mesma forma, a GQACI é a combinação feita de acordo com a norma ACI

318:2014, que tem como ação variável principal a carga de ocupação e não leva em

conta o vento.

Na Tabela 9 podem ser encontrados os coeficientes de minoração usados em

cada combinação. Os valores característicos das ações serão sempre os mesmos,

excetuando-se a diferença de peso próprio entre o concreto celular – usados nas

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combinações das normas ABNT NBR 6118:2014 e ACI 318:2014 – e a alvenaria de

blocos cerâmicos – usado na combinação da norma ABNT NBR 15821-1:2010.

Ressalta-se que para o caso de alvenaria em bloco cerâmico, será usada

apenas a norma brasileira ANBT NBR 15821-1:2010.

Tabela 9 - Fatores Majoradores e de Simultaneidade10

Fator Majorador Fator Majorador x Fator de Simultaneidade

Permanente Variável

Ocupação (Principal)

Variável Vento

(Principal)

Variável Ocupação

(Secundária)

Variável Vento

(Secundária)

G6118 1,30 - - - -

GQ6118 1,30 1,40 - - -

GVQ6118 1,30 - 1,40 0,70 -

GQV6118 1,30 1,40 - - 0,84

GACI 1,40 - - - -

GQACI 1,20 1,60 - - -

GVQACI 1,20 - 1,00 1,00 -

GQVACI 1,20 1,60 - - 0,50

G15821 1,35 - - - -

GQ15821 1,35 1,50 - - -

GVQ15821 1,35 - 1,50 0,75 -

GQV15821 1,35 1,50 - - 0,90

Fonte: autor

Logo se pode perceber que, na consideração de coeficientes majoradores, a

ABNT NBR 15821-1:2010 é mais conservadora que a ABNT NBR 6118:2014. Pode-

se especular que haja sido para proteger as edificações de blocos cerâmicos mal

fabricados. Diferentemente, a norma americana chega até a considerá-lo com

metade do valor característico na combinação GQVACI, em que o vento é carga

variável secundária.

Porém, faz-se necessário explicar que a ACI 318:2014 baseia-se na SEI/ASCE

7 (2002) e esta traz em sua seção 6 “Wind Loads11” que “a velocidade básica de

vento é considerada como uma rajada de vento de 3 segundos a 10 m do chão [...]”

(ASCE - AMERICAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS, 2002, p. 23). A referida

10

Na consideração de uma variável secundária, os valores levam em conta o fator de simultaneidade e o de majoração. Por exemplo, segundo a ABNT NBR 6118:2014, na consideração

do vento como variável secundária, deve-se calcular = 1,40,6 = 0,84 . 11

Carregamentos de vento

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norma também especifica que essa regra vale para um determinado tipo de

superfície, de classe C. Esta é classificada como:

Campo aberto com obstruções espaçadas, tendo alturas geralmente mais baixas que 9,1 m. Essa categoria inclui regiões planas, campos e todas as superfícies de água em regiões sujeitas a tornados. [...] não se podendo considerar carregamento menor que 0,48 kN/m² (ASCE, 2002, p. 23).

Mais adiante, tem-se que, para se estimar uma velocidade básica usando

dados climáticos regionais (e não o mapa indicado pela norma), deve-se considerar

“[...] pelo menos uma velocidade de vento com período de retorno de 500 anos

dividido por √ .” (ASCE, 2002, p. 28). A norma citada não traz em seu texto a

maneira como foi determinado os períodos de retorno para as velocidades básicas

constantes no mapa de isopletas da mesma (Figuras da seção 6.1).

Já a ABNT NBR 6118:2014 baseia-se na ABNT NBR 6123:1988 – Forças

devidas ao vento em edificações que traz “A velocidade básica do vento, é a

velocidade de uma rajada de 3s, excedida uma vez em 50 anos, a 10 m acima do

terreno, em campo aberto e plano.” (ABNT, 1988, p. 5).

Evidentemente, trata-se de métodos diferentes, sendo a norma americana

aparentemente mais específica em suas considerações. Não entrando no mérito

dessas especificações, foi utilizada a norma brasileira de vento para determinação

do valor característico desse tipo de ação – a ABNT NBR 6123:1988.

4.4 ESFORÇOS SOLICITANTES

Como o cálculo do esforço atuante será feito em regime elástico linear, os

coeficientes das ações serão aplicados diretamente à ação característica. Esse

procedimento é permitido pela norma ABNT NBR 8681:2003 – Ações e segurança

nas estruturas - Procedimento. “Se o cálculo do esforço atuante for feito em regime

elástico linear (elástico ou pseudoelástico), o coeficiente pode ser aplicado tanto

à ação característica quanto diretamente ao esforço característico.” (ABNT, 2003, p.

7). Desse modo, fez-se uma tabela já com os esforços combinados para uma melhor

comparação. O valor característico é dado na seção 4.3.2 Ações.

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46

Tabela 10 - Esforços solicitantes de projeto

Valores solicitantes de projeto para a verificação das seções

Solicitações e

Combinações

Paredes (kN/m)

Permanente - Demais (kN/m²)

Ocupação - principal (kN/m²)

Vento - principal

(kN)

Ocupação - secundária

(kN/m²)

Vento - secundária

(kN)

G6118 6,32 3,74 - - - -

GQ6118 6,32 3,74 2,80 - - -

GVQ6118 6,32 3,74 - 127,96 1,40 -

GQV6118 6,32 3,74 2,80 - - 76,78

GACI 6,80 4,03 - - - -

GQACI 5,83 3,46 3,20 - - -

GVQACI 5,83 3,46 - 91,40 2,00 -

GQVACI 5,83 3,46 3,20 - - 45,70

G15821 9,00 3,89 - - - -

GQ15821 9,00 3,89 3,00 - - -

GVQ15821 9,00 3,89 - 137,10 1,50 -

GQV15821 9,00 3,89 3,00 - - 82,26

Fonte: autor

É mister comentar que a solicitação resultante do peso permanente da

alvenaria de bloco cerâmico é bem maior que o da parede de concreto celular. Isso

se deve principalmente devido aos revestimentos requeridos por cada sistema. Na

parede de concreto celular, o revestimento é mínimo, tanto o interior, quanto o

exterior, podendo ser usado monocapa na parte exterior e fina película de gesso na

parte interior.

Quanto ao revestimento da parede de bloco cerâmico estrutural, o projeto que

deu origem a este trabalho foi seguido, e o mesmo considera 2,5 cm de

revestimentos tanto interno como externo, sendo o bloco da família 14.

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47

5 VERIFICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO DA ALVENARIA

ESTRUTURAL

5.1 ALTURA E ESPESSURA EFETIVAS E ESBELTEZ

“A altura efetiva ( ) de uma parede deve ser considerada igual: a) à altura da

parede, se houver travamentos que restrinjam os deslocamentos horizontais de suas

extremidades”. (ABNT, 2010, p. 19). No caso em análise, as lajes travam as paredes

nas extremidades, = 2,68 m.

“A espessura efetiva ( ) de parede sem enrijecedores será a sua espessura

(t), não se considerando revestimentos.” (ABNT, 2010, p. 19). No projeto, há a

indicação de bloco com = 0,14 m.

“Caso seja considerada a interação de paredes, deve ser verificada e

garantida a resistência de cisalhamento das interfaces” (ABNT, 2010, p. 20, nosso).

Para isso, a amarração tem que ser direta. Segundo a ABNT NBR 15812 (2010), o

índice de esbeltez é a razão entre a altura efetiva e a espessura efetiva da parede

ou pilar:

( )

Sendo o valor máximo do índice de esbeltez de paredes armadas igual a 30 e

não armadas igual a 24. No projeto em análise = 19,14.

5.2 INTERAÇÃO DOS ELEMENTOS DE ALVENARIA

Considerando as paredes do grupo trabalhando em conjunto, ou seja,

garantindo-se a amarração direta das mesmas, “[...] deve ser verificada e garantida

a resistência de cisalhamento das interfaces.” (ABNT, 2010, p. 20).

Em relação às flanges, as mesmas podem ser consideradas solidarizadas ao

grupo, caso haja amarração direta, “[...] não sendo permitida a sua contribuição na

absorção dos esforços cortantes durante o dimensionamento” (ABNT, 2010, p. 21).

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48

“As abas (flanges) devem ser utilizadas tanto para cálculo da rigidez do painel

de contraventamento quanto para o cálculo das tensões normais devidas à flexão,

provenientes das ações horizontais [...]” (ABNT, 2010, p. 21)

Figura 19 - Largura máxima para consideração da flange

Fonte: ABNT, 2010, p. 22

Segundo a referida norma, “O comprimento efetivo de flange em painéis de

contraventamento deve obedecer ao limite ” (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA

DE NORMAS TÉCNICAS, 2010, p. 22).

Para o projeto em análise, de acordo com a Figura 19, apenas uma das flanges

não poderá ser incluída integralmente. A Figura 20 resume a consideração das

flanges. A parte não considerada está hachurada com traços inclinados.

Figura 20 - Consideração das flanges do grupo P

Fonte: autor

5.3 ANÁLISE PARA DISTRIBUIÇÃO DAS FORÇAS HORIZONTAIS ENTRE OS

PAINÉIS DE CONTRAVENTAMENTO

A parte do prédio considerada no dimensionamento à ação de vento, devido à

presença de juntas estruturais, é a representada na página seguinte. Dela já foram

descontados o comprimento além do que cada flange pode contribuir. Os painéis

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49

foram numerados considerando a simetria da estrutura. Como a mesma é simétrica,

o centro de torção coincide com o centro geométrico.

A estrutura é praticamente duplamente simétrica. O grupo 1 - que é o Grupo P

– não é totalmente simétrico ao grupo 13. Porém, para efeito de dimensionamento,

serão considerados como se o fossem, pois, caso a estrutura fosse considerada

assimétrica, a força do vento causaria apenas uma pequena rotação.

Figura 21 - Paineis de contraventamento

Fonte: autor

Pela Resistência dos Materiais, para uma força horizontal F aplicada no topo

de uma barra engastada na base, que representa o prédio, tem-se:

( )

Como a estrutura do mesmo foi considerada simétrica, a laje sofrerá uma

translação apenas, sem rotacionar. Desse modo, o deslocamento em cada painel

será o mesmo, considerando a laje atuando como diafragma rígido. Por isso a barra

representa fisicamente também um painel, ou grupo, apenas.

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50

Figura 22 - Força horizontal em uma barra

Fonte: autor

De acordo com a Resistência dos Materiais, esse deslocamento será causado

por flexão e por cisalhamento, de modo que:

( )

Cada painel, assim, irá absorver uma parcela da força horizontal, de acordo

com sua rigidez. A essa parcela, dá-se o nome de quinhão.

A deformação referente ao cisalhamento pode ser eliminada, já que a parede

tem dimensões no comprimento bem maior que na altura, prevalecendo os efeitos

de flexão. Levando isso em conta, fazendo F = 1 e considerando as Equações 5 e 6,

pode-se concluir que:

( )

A Equação 6 indica a rigidez de um painel. A rigidez relativa de um painel em

relação a toda a estrutura é dada por:

( )

Como o módulo de elasticidade (E) é o mesmo para todos os grupos (dispõem

apenas de armadura construtiva), pode-se desconsiderá-lo para calcular-se o

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quinhão que cada grupo recebe. Esse procedimento serve também para o

dimensionamento de paredes de concreto.

Tabela 11 - Inércia relativa de cada grupo

Determinação da Inércia Relativa

Grupo ( ) A (m²) d' (m) ( ) H Ri

1 = P 3,994 1,049 5,02 30,3733 2,68 8,51%

2 0,055 0,314 3,54 3,9875 2,68 1,12%

3 0,682 0,552 6,78 26,0624 2,68 7,30%

4 0,081 0,335 2,92 2,9418 2,68 0,82%

5 0,028 0,188 7,65 11,0069 2,68

3,08%

6 0,268 0,314 1,60 1,0697 2,68 0,30%

7 2,507 0,839 5,48 27,6450 2,68 7,74%

8 0,268 0,314 1,60 1,0697 2,68 0,30%

9 0,028 0,188 7,65 11,0069 2,68 3,08%

10 0,081 0,335 2,92 2,9418 2,68 0,82%

11 0,682 0,552 6,78 26,0624 2,68 7,30%

12 0,055 0,314 3,54 3,9875 2,68 1,12%

13 3,994 1,049 5,02 30,3733 2,68 8,51%

Total 357,0568 - 50,00%

Fonte: autor

Logo se percebe qual grupo contribui mais para a resistência à força do vento.

Este é o grupo 1, que corresponde simetricamente ao grupo 13. Foi feita apenas a

metade do prédio, já que, por simetria, acham-se valores iguais para a outra metade.

Desse modo, cada painel absorverá uma parcela da força horizontal do vento

igual à sua Rigidez Relativa (Ri) multiplicada pela força total do vento . Cada

combinação de ação levará a força do vento em consideração de uma forma

diferente, portanto será calculado apenas o esforço característico em cada grupo.

Depois, em tabela, será mostrada as tensões geradas pelo vento para cada

combinação distinta. Cada força horizontal terá um braço de alavanca distinto em

relação ao pavimento térreo, que é o objeto do estudo. A tabela seguinte mostra as

forças, seus braços de alavanca e respectivos momentos fletores em relação ao

térreo:

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Tabela 12 - Força horizontal absorvida por cada grupo

Momentos causados pela força horizontal

Pavimento Ri Fyi (kN) Braço (m) Momento (kNm)

Térreo 8,51% - 0,00 -

1 8,51% 6,05 2,80 16,93

2 8,51% 6,97 5,60 39,01

3 8,51% 7,43 8,40 62,45

4 8,51% 7,78 11,20 87,08

5 8,51% 8,03 14,00 112,42

Momento total na base da alvenaria 317,90

Fonte: autor

5.4 PROCEDIMENTO DE CÁLCULO PARA TENSÕES SOLICITANTES DEVIDO À

AÇÃO DO VENTO E DIMENSIONAMENTO AO CISALHAMENTO

As tensões solicitantes devidas á ação horizontal do vento é calculada da

seguinte maneira:

Tensão de compressão ou tração:

( )

Tensão cisalhante:

( )

Segundo a ABNT NBR 15812:2010, não é permitido a consideração das

flanges na resistência ao cisalhamento. As resistências características ao

cisalhamento não devem ser maiores que os seguintes valores:

Tabela 13 - Valores característicos da resistência ao cisalhamento - (MPa)

Local Resistência média de compressão da argamassa (MPa)

1,5 a 3,4 3,5 a 7,0 acima de 7,0

Juntas horizontais

Interface de paredes com amarração direta

0,20 0,40 0,50

é a tensão normal de pré-compressão na junta considerando-se apenas as ações permanentes

ponderadas por coeficiente de segurança igual a 0,9 (ação favorável)

Fonte: ABNT, 2010, p. 11

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53

Para combinações normais, a ABNT NBR 15812:2010 sugere um ,

coeficiente ponderador de resistência, de 2,0 para a alvenaria e 2,0 para o graute.

“No caso da aderência entre o aço e o graute, ou a argamassa que o envolve, deve

ser utilizado o valor = 1,5.” (ABNT, 2010, p. 10).

5.5 PROCEDIMENTO DE CÁLCULO PARA A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

SIMPLES

De acordo com a norma ABNT NBR 15812 (2010), em paredes de alvenaria

estrutural o esforço resistente de cálculo deve ser obtido através da equação:

( )

Em que:

é a força normal resistente de cálculo;

é a resistência à compressão de cálculo da alvenaria;

A é a área da seção resistente. No caso em análise, A = 1,115 m² (área bruta);

R = [ (

)

], no caso R = 0,89044

“As seções transversais submetidas á flexão e flexo-compressão serão

consideradas no Estádio I (alvenaria não fissurada e comportamento elástico linear

dos materiais)”. (ABNT, 2010, p. 24)

Consta no item 6.3.3 da norma ABNT NBR 15812-1:2010 que a resistência

característica à compressão simples da alvenaria deve ser determinada com base

no ensaio de paredes (ABNT NBR 8949) ou ser estimada como 70% da resistência

característica de compressão simples de prisma [...]. Sendo assim, de acordo

com a Tabela 4, = 2,24 MPa e por conseguinte, = 1,12 MPa.

A partir da Equação 10, sabendo que = 19,14, temos = 1,13 MN. É

interessante transformar essa força em uma força linear, para comparar com a carga

linear solicitante. Sabendo que o comprimento total do grupo é 8,16 m, tem-se que

.

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54

A distribuição de tensões de compressão nos elementos de alvenaria

submetidos à flexão e não armados pode ser representada pelo seguinte diagrama:

Figura 23 - Distribuição de tensões na alvenaria não armada

Fonte: (ABNT, 2010, p. 26)

A máxima tensão de compressão de cálculo na flexão não deve ultrapassar

em 50% a resistência à compressão de cálculo da alvenaria (1,5 ). A

máxima tensão de tração de cálculo não deve ser superior à resistência à

tração da alvenaria

(ABNT, 2010, p. 26)

5.6 DIMENSIONAMENTO DO GRUPO À COMPRESSÃO

A consideração das cargas oriundas da laje será feita com o método das

charneiras plásticas. A divisão em áreas foi feita tal como recomenda a ABNT NBR

6118:2014, de acordo com a teoria das linhas de ruptura, que é permitida quando a

laje trabalha nos domínios 2 e 3.

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55

Figura 24 - Divisão da laje e carregamento das paredes

Fonte: autor

As cargas devem ser uniformizadas e distribuídas em todo o grupo.

Considerando também as cargas da Tabela 5, pode-se dizer que o grupo está

submetido à seguinte carga linear total:

Tabela 14 - Carga linear sobre as paredes do Grupo P – Bloco cerâmico

Ações da laje

Peso próprio Carga acidental

Área (m²)

Peso (kN/m²)

Comprimento do grupo (m)

Carga linear (kN/m)

Carga (kN/m²)

Carga linear (kN/m)

7,99 2,88 8,32 2,764 2,00 1,920

Ações da parede

6,67 kN/m

Carga linear total

56,770 kN/m

Fonte: autor

A carga linear característica na base do grupo P, no pavimento térreo, devido

ao peso próprio (paredes mais laje), é de 47,17 kN/m. A carga linear característica

no mesmo local oriunda da carga acidental é de 9,60 kN/m. As duas somadas é

igual a 56,77 kN/m. Essa carga linear pode ser transformada em tensão ou força

concentrada. Esta será igual a 472 kN; aquela, 408,9kN/m² ou 0,409 MPa, já que o

Grupo P tem 1,155 m² de área transversal.

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56

5.7 TENSÕES DE COMPRESSÃO GERADAS POR FLEXÃO PELA AÇÃO DE

VENTO

A linha neutra coincide com o centroide da área formada pelo Grupo P, já que

se espera que a alvenaria resista à tração pelo momento ser pequeno. O momento

total gerado, de acordo com a Tabela 12 é 317,90 kNm.

Da Equação 8, temos, então, que = 33,0 kN/m² ou 0,033 MPa nos pontos

mais requisitados, que são as extremidades do grupo. Na pior combinação , em que

se causaria a maior tração devido à flexão, a seção sequer ficaria tracionada, devido

ao peso próprio atuante na mesma.

5.8 DIMENSIONAMENTO À FLEXO-COMPRESSÃO

Para alvenaria não armada, de acordo com a ABNT NBR 15812:2010, tem-se

que:

( )

Considerando todos os valores obtidos nas sessões anteriores, pode ser

montada uma tabela levando em conta os coeficientes majoradores e de

simultaneidade constantes na Tabela 9. Essa tabela mostrará as tensões solicitantes

mais altas no Grupo P, de acordo com cada combinação.

Tabela 15 - Comparação da tensão solicitante de compressão com a resistente respectiva para alvenaria de blocos cerâmicos

Tensões solicitantes e resistentes de compressão na alvenaria de bloco cerâmico

Combinação Tensão solicitante (MPa)

Tensão resistente (MPa)

G15812 0,459 1,12

GQ15812 0,562 1,12

GVQ15812 0,560 1,12

GQV15812 0,592 1,12

Fonte: dados do autor

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57

5.9 TENSÕES SOLICITANTES E RESISTENTES DE CISALHAMENTO

Nosso interesse é justamente verificar as juntas horizontais na base do

pavimento térreo. De acordo com as Tabela 13 e Tabela 14, para uma argamassa

de = 5,0 MPa, temos que = 0,9 339,78 = 305,80 kN/m² ou 0,3058 MPa, então

o esforço resistente é igual a 0,15 + 0,50,3058. Logo, 0,3029 MPa.

Apenas as combinações GVQ15821 e GQV15821 possuem ação de vento. A

comparação entre esforço resistente e solicitante (calculado de acordo com a

Equação 9) consta na Tabela 16. Importante lembrar que apenas a área da alma do

grupo contribui para resistir aos esforços solicitantes horizontais.

Tabela 16 - Comparação da tensão solicitante de cisalhamento com a resistente respectiva para alvenaria de blocos cerâmicos

Tensões solicitantes e resistentes de cisalhamento na alvenaria de bloco cerâmico

Combinação Tensão solicitante (MPa)

Tensão resistente (MPa)

GVQ15812 0,068 0,303

GQV15812 0,041 0,303

Fonte: autor

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58

6 VERIFICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO DA PAREDE DE

CONCRETO

O Procedimento é semelhante, inclusive a divisão das paredes em grupos.

6.1 ALTURA, ESBELTEZ E RESISTÊNCIAS

6.1.1 Fatores de ponderação devido às vinculações e comprimento

A NBR 16055:2012 traz para determinação do comprimento equivalente a

seguinte tabela:

Figura 25 - Comprimento equivalente segundo a ABNT NBR 6118

Fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2012, p. 13

Já a ACI 318:2014 considera as vinculações de uma maneira diferente. Através

do coeficiente , a resistência da parede é ponderada. A tabela seguinte traz os

valores de .

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59

Tabela 17 - Fator de comprimento efetivo k para paredes

Fonte: ACI 318, 2014, p. 167

No caso da norma brasileira, torna-se necessário situar as paredes

pertencentes ao grupo em cada situação. Considerando, na Figura 25, de cima para

baixo, da esquerda para a direita, as situações A, B, C e D. E, de acordo com as

Figura 26 e Figura 27 (abaixo), pode-se classificar cada parede em uma situação.

Figura 26 - Localização do grupo e vista

Fonte: autor

Condições de vinculação

(a) Impedida à rotação no topo, na base ou em ambos

Paredes não impedidas à translação lateral

(b) Livres à rotação nas duas extremidades

Paredes impedidas à translação lateral no topo e na base e:

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60

Figura 27 - Divisão das paredes do grupo P

Fonte: autor

A parede 2 enquadra-se no caso C, já que a janela J2 não causa uma grande

perda de rigidez no apoio lateral, sendo biapoiada. A parede 1 enquadra-se no caso

A , enquanto a parede 3 enquadra-se no caso B justamente pela presença da porta

P3.

Tabela 18 - Parâmetros de cálculo das paredes

Parede Comprimento Equivalente (le) Esbeltez λ Fator k1

Caso l (m) b (m) β le (m) t (m) λ k1

1a C 2,68 1,41 1,90 0,71 0,12 20,4 0,58

1b C 2,68 4,26 0,63 2,57 0,12 74,1 2,12

2 D 2,68 2,25 1,19 2,38 0,12 68,8 1,96

3 D 2,68 2,10 1,28 2,55 0,12 73,7 2,11

4 D 2,68 2,55 1,05 2,10 0,12 60,7 1,73

Fonte: autor

“As paredes devem ter extremidades com travamento de no mínimo três vezes

a sua espessura. Também há necessidade de travamento sempre que o

comprimento da parede entre os travamentos ultrapassar duas vezes a sua altura

geométrica. No caso de não ser possível o travamento, a parede deve ser

parcialmente calculada como pilar ou pilar-parede, conforme a ABNT NBR 6118.”

(ABNT, 2012, p. 12)

Mais à frente, a mesma norma determina que trechos com comprimento menor

que dez vezes a sua espessura devem ser dimensionados como pilar ou pilar-

parede. Apesar de, quando separadas para o cálculo de forças horizontais, em

grupos, as paredes fiquem com o comprimento menor que 10x a espessura, as

mesmas possuem continuação, ou seja, considerá-las como pilares parede não é

necessário (ver Figura 26). Contudo, a parede P4 é muito delgada para não ser

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considerada pilar parede. A NBR 6118:2014 traz que “para que se tenha um pilar-

parede, em alguma dessas superfícies, a menor dimensão deve ser menor que 1/5

da maior, ambas consideradas na seção transversal do elemento estrutural”.

Percebe-se, então, que a parede 4 não se encaixa em nenhuma das definições,

restando-me optar pela NBR 16055:2012, caso C.

O grupo de paredes trabalhará conjuntamente, sendo as tensões transferidas

num plano limitado a 45º da aplicação da carga de acordo com a Figura 28.

Figura 28 - Transmissão de esforços nas paredes

Fonte: autor, baseado na ABNT NBR 16055:2012

6.1.2 Valores da força normal resistente

A ABNT NBR 16055:2012 traz uma simplificação de cálculo para pressões de

vento até 1 kN/m². Na seção 17.5.1, a norma traz a seguinte equação:

( )

(R1) (R2) (R3)

é a normal resistente de cálculo, por unidade de comprimento,

admitida no plano médio da parede. Para um melhor entendimento da inequação 12,

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denominou-se o primeiro trecho da inequação como “resistência 1” ou simplesmente

R1, o segundo como R2 e o terceiro como R3.

São recomendações ainda, da ABNT NBR 16055:2012:

.

Para

Para

O módulo de elasticidade é definido por Pauw (1960) como sendo a inclinação

da linha que liga a tensão zero a uma tensão de 0,45 . Faz sentido, desse modo,

a norma brasileira adotar, como uma das regras, que a tensão máxima na área da

seção transversal seja limitada a . Dessa maneira, ela impede que o concreto

deforme demasiadamente, situando-o dentro do trecho elástico.

Conforme a Tabela 18, em nenhum dos casos , portanto, = 0. A

inequação 12 indica que existem três situações de cálculo a serem comparadas

para definição da normal resistente de projeto. A Tabela 19 traz os valores

calculados.

Tabela 19 - Valores da normal resistente segundo a NBR 16055:2012

Fonte: autor

Pela análise dimensional da inequação 12, percebe-se que o valor de R1 se dá

em força/comprimento, o de R2 também em força/comprimento, mas o de R3 é um

resultado apenas de força. Portanto, para compatibilizá-los, o valor de R3 tem que

ser dividido pelo comprimento da parede. Considerando um comprimento de 1 m, o

valor se torna fisicamente correto e de igual valor numérico.

O dimensionamento é atendido se os esforços solicitantes por metro linear

obtidos pelo modelo de cálculo forem menores que a normal resistente de cálculo:

Caso fcd (MPa) p (%) fscd (MPa) t (m) Ac (m²) R1 (kN/m) R2 (kN/m) R3 (kN/m)

1a C 11,90 0,15 365,22 0,12 0,680 2201 779 3238

1b C 11,90 0,15 365,22 0,12 0,110 605 779 524

2 D 11,90 0,15 365,22 0,12 0,110 651 779 524

3 D 11,90 0,15 365,22 0,12 0,162 608 779 771

4 D 11,90 0,15 365,22 0,12 0,036 738 779 171

ParedeNormal resistente - ABNT NBR 16055:2012

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63

( )

Em que é o maior valor normal por unidade de comprimento, para o

carregamento considerado no trecho escolhido e é o menor valor normal por

unidade de comprimento, para outro carregamento considerado no trecho escolhido.

No caso de ocorrer tração, o valor de deve ser considerado nulo.

Já o ACI 318:2014 traz um método simplificado, fazendo a seguinte ressalva:

Se a resultante de todos os carregamentos se situar no terço do meio da parede

(excentricidade menor que h/6) com uma seção retangular, desde que respeitados

os valores de armadura mínima, pode ser obtido da seguinte maneira:

[ (

)

] ( )

Sendo o valor k dado na Tabela 17 e que leva em conta condições de

vinculação. Essa observação é a mesma que consta na NBR 6118:2014, só que

para o cálculo de pilares-parede. Diz a referida que os pilares-parede de concreto

simples de seção retangular podem ser dimensionados pela equação dada a seguir,

quando a resultante de todas as cargas de cálculo estiver dentro do terço médio

da espessura do pilar-parede

* (

) + ( )

Porém, a norma brasileira permite o uso dessa equação em seções apenas de

concreto simples, sendo bem próxima à americana. O fator da norma brasileira

leva em conta as vinculações, assim como o fator da americana.

Então, de acordo com a Equação 14, obtêm-se os valores da normal resistente

conforme o ACI 318:2014, que estão resumidas a seguir.

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Tabela 20 - Valores da normal resistente segundo a ACI 318:2014

Parede Normal resistente - ACI 318:2014

k fc' (MPa) lc (m) h (m) Ag (m²) P (kN)

1 0,8 20,00 2,68 0,12 0,680 5148,214

2 0,8 20,00 2,68 0,12 0,110 832,799

3 0,8 20,00 2,68 0,12 0,162 1225,729

4 0,8 20,00 2,68 0,12 0,036 272,553

Fonte: autor

6.1.3 Resistência ao cisalhamento

A norma ABNT NBR 15812:2010 prescreve que “O esforço solicitante total

horizontal em uma direção é distribuído por todas as almas das paredes resistentes

na mesma direção”. O dimensionamento deve ser feito considerando a força

cortante resistente maior que a solicitante.

(

) ( )

( )

Sendo =

( )

Segundo a ACI 318M:2014, pelo modelo simplificado, pode ser dado por

√ 12 e não pode exceder √ , em que:

√ ( )

pode ser calculado da seguinte maneira:

12

é um fator modificador que reflete a redução das propriedades mecânicas do concreto leve em relação ao concreto de peso normal de igual resistência à compressão.

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( )

( )

Para o cálculo do valor de , é necessário ter os resultados de corpos de prova

do concreto que será usado na obra. Contudo, decidiu-se por considerar =

da norma brasileira e = 26,6 MPa, de acordo com a condição de preparo do

concreto A (desvio-padrão = 4,0 MPa) da norma ABNT NBR 12655:2015 – Concreto

de cimento Portland – Preparo, controle, recebimento e aceitação – Procedimento.

Ainda não se dispõe de , sendo este valor posteriormente calculado.

6.2 CONSIDERAÇÃO DO EFEITO DO VENTO

Devido às paredes de concreto possuírem uma menor espessura, decidiu-se

diminuir a espessura da parede do projeto que leva em conta o bloco cerâmico

faceando-as pelo lado externo (paredes externas) e as paredes internas pelo eixo,

preservando sempre o alinhamento das mesmas. A seguinte recomendação deve

ser levada em conta “em nenhum caso pode-se acrescentar a largura da mesa ou

flange em seções transversais do tipo T ou L” (ABNT, 2012, p. 16). Desse modo, a

nova geometria dos grupos resistentes à ação do vento está representada abaixo:

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Figura 29 - Geometria das paredes de concreto e grupos

Fonte: autor

Obviamente, essa nova geometria gera novas rigidezes e, em consequência,

novas rigidezes relativas. As mesmas são mostradas em tabela a seguir:

Tabela 21 - Inércia relativa das paredes de concreto celular

Determinação da inércia relativa da parede de concreto

Grupo ( ) A (m²) d' (m) ( ) H Ri

1 2,863 0,889 5,04 25,4361 2,68 8,44%

2 0,044 0,247 3,51 3,0959 2,68 1,03%

3 0,576 0,470 6,80 22,2956 2,68 7,39%

4 0,061 0,263 3,10 2,5926 2,68 0,86%

5 0,023 0,158 7,69 9,3902 2,68 3,11%

6 0,072 0,266 1,60 0,7518 2,68 0,25%

7 2,128 0,716 5,48 23,6415 2,68 7,84%

8 0,072 0,266 1,60 0,7518 2,68 0,25%

9 0,023 0,158 7,69 9,3902 2,68 3,11%

10 0,061 0,263 3,10 2,5926 2,68 0,86%

11 0,576 0,470 6,80 22,2956 2,68 7,39%

12 0,044 0,247 3,51 3,0959 2,68 1,03%

13 2,863 0,889 5,04 25,4361 2,68 8,44%

Total 301,5315 - 50,00%

Fonte: autor

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67

Pode-se, agora, determinar o quinhão de carga e momento transferidos ao

grupo P. Segue os dados em tabela:

Tabela 22 - Momentos na base da parede térrea do grupo P

Momentos causados pela força horizontal

Pavimento Ri Fyi (kN) Braço (m) Momento (kNm)

Térreo 8,44% - 0,00 -

1 8,44% 6,00 2,80 16,79

2 8,44% 6,91 5,60 38,69

3 8,44% 7,37 8,40 61,93

4 8,44% 7,71 11,2 86,35

5 8,44% 7,96 14 111,49

Momento total na base da parede 315,25

Fonte: autor

6.3 VALORES SOLICITANTES DE PROJETO DE ACORDO COM AS DIFERENTES

COMBINAÇÕES

A carga linear característica de compressão sobre as paredes do Grupo P no

térreo está descrita na Tabela 23.

Tabela 23 - Carga linear sobre as paredes do Grupo P – Concreto celular

Ações da laje

Peso próprio Carga acidental

Área (m²)

Peso (kN/m²)

Comprimento do grupo (m)

Carga linear (kN/m)

Carga (kN/m²)

Carga linear (kN/m)

7,986 2,88 7,41 3,104 2,00 2,155

Ações da parede

4,86 kN/m

Carga linear total

50,597 kN/m

Fonte: autor

Tomando as Tabela 8, Tabela 9, Tabela 22 e Tabela 23, pode-se chegar aos

valores solicitantes de ações de compressão e de flexão causadas pelas ações.

Além de cada valor de cálculo para as diferentes combinações, tal como são

descritas na Tabela 8.

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Tabela 24 - Combinações com valores característicos

Combinações Permanente

(kN/m)

Ocupação Principal (kN/m)

Vento Principal (kNm)

Vento Princi

pal (kN)

Ocupação Secundária

(kN/m)

Vento Secundária

(kNm)

Vento Secundária

(kN)

G6118 47,11 - -

- - GQ6118 47,11 15,09 -

- -

GVQ6118 47,11 - 441,35 50,36 7,54 - GQV6118 47,11 15,09 -

- 264,81 30,22

GACI 49,54 - -

- - GQACI 44,68 17,24 -

- -

GVQACI 44,68 - 315,25 35,97 10,78 - GQVACI 44,68 17,24 -

- 157,63 17,99

Fonte: autor

6.4 COMPARAÇÃO ENTRE TENSÕES RESISTENTES E SOLICITANTES

6.4.1 Compressão

As tensões resultantes do vento são calculadas de modo análogo ao da

alvenaria de blocos cerâmicos, considerando a simetria da estrutura. De ,

tem-se que, para p valor característico do momento gerado, 315,25/ (25,4361/

3,13) = 38,8 kN/m² ou 0,0388 MPa.

Obtidas as tensões normais geradas pelo vento, pode-se combinar com as

demais tensões resultantes das outras ações e compará-las com as resistentes, de

acordo com cada norma. Esses valores estão resumidos na Tabela 25.

Tabela 25 - Tensões solicitantes e resistentes de compressão na parede de concreto

Tensões solicitantes maiores de compressão na parede de concreto

Combinação Tensão solicitante

(MPa) Tensão resistente

(MPa)

G6118 0,394 1,425

GQ6118 0,521 1,425

GVQ6118 0,463 1,425

GQV6118 0,524 1,425

GACI 0,415 7,57

GQACI 0,519 7,57

GVQACI 0,468 7,57

GQVACI 0,521 7,57

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69

Fonte: autor

6.4.2 Cisalhamento

De acordo com as Equações 16 a 21 e a Tabela 25, temos que, para o

cisalhamento, as tensões solicitantes e resistentes cisalhantes na base do Grupo P.

A área permitida para o cálculo das tensões cisalhantes é apenas o da alma.

Somente as combinações GVQ6118, GQV6118, GVQACI e GQVACI têm o vento

como uma das ações, portanto apenas elas serão consideradas para o cálculo do

cisalhamento na base do Grupo P. A Tabela 26 resume esses valores.

Tabela 26 - Tensões solicitantes e resistentes de cisalhamento

Tensões solicitantes de cisalhamento na parede de concreto

Combinação Tensão solicitante

(MPa) Tensão resistente

(MPa)

GVQ6118 0,074 0,295

GQV6118 0,044 0,298

GVQACI 0,053 0,243

GQVACI 0,026 0,243

Fonte: autor

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70

7 COMENTÁRIOS SOBRE OS RESULTADOS

Comparando a alvenaria de blocos cerâmicos com o sistema Paredes de

Concreto, percebeu-se uma diminuição considerável das cargas permanentes

devido à reduzida espessura das paredes de concreto e o fino revestimento

necessário, que se traduziu em uma menor tensão solicitante de compressão.

Esperava-se uma maior tensão resistente para as paredes de concreto, porém

a norma ABNT NBR 16055:2012 faz considerações conservadoras acerca de

trechos que possam se assemelhar a pilares-parede, reduzindo muito a carga

resistente. Já o ACI 318:2014 permite a adoção de uma tensão resistente bem maior

(ver Tabela 25).

Quanto à resistência ao cisalhamento, o concreto por si só, nas paredes de

concreto, já resiste com folga às solicitações. A parede de blocos cerâmicos também

resiste bem, através da junta de argamassa. Em prédios mais altos, seria necessário

armadura para resistir a maiores esforços.

Comparando as normas NBR 16055:2012 com o ACI 318:2014, percebe-se

uma clara tendência de a norma brasileira ser mais conservadora, até porque é a

primeira norma deste tipo no Brasil e o sistema construtivo ainda não é tão

disseminado, exigindo cautela. Por exemplo, pode-se perceber pela Tabela 19 que a

tensão resistente do conjunto foi prejudicada pela PAREDE 4, devido ao pequeno

comprimento do trecho. A norma brasileira não traz critérios de dimensionamento

aprofundados, como por exemplo o dimensionamento ao vento, divisão em grupos e

outros. Teve-se que adotar procedimentos da norma ABNT NBR 15812:2010 para

isso.

Outra consideração que merece comentário é a do valor de adotado pela

ABNT NBR 16055:2010, que é igual a 1,68. Não ficou muito claro o porquê de a

norma ter adotado esse valor, em vez de 1,4, já utilizado na ABNT NBR 6118:2014.

Além disso, a norma brasileira não traz disposições específicas sobre elementos de

transição, como quando se constrói um edifício com pilotis, em que vigas e pilares

são necessários.

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71

8 CONCLUSÃO

O sistema Paredes de Concreto é muito atrativo a partir de certa quantidade de

repetições, pois a fôrma representa um custo inicial alto, podendo até chegar a ser

mais atrativo financeiramente que o sistema de Alvenaria Estrutural, segundo Alves

e Peixoto (2011).

A utilização do concreto celular, principalmente em densidades baixas, como

constituinte das paredes monolíticas de concreto nesse sistema ainda não é

disseminada, nem sequer é admitida em algumas normas como a ECS EUROCODE

2:2004 e a ABNT NBR 16055:2012.

Há vantagens e desvantagens no uso desse material como vedação e estrutura

ao mesmo tempo. As vantagens estão dispostas ao longo desse trabalho. Entre as

desvantagens, Sacht (2008) cita baixa durabilidade, alta porosidade e necessidade

de um tratamento com impermeabilização eficiente, onerando o sistema. Sulaiman

(2011) confirma que a profundidade da carbonatação é maior nos concretos

celulares, o que pode influenciar negativamente na durabilidade do mesmo.

O dimensionamento ainda carece de profundidade. As informações constantes

na ABNT NBR 16055:2012 deixam a desejar, assim como as limitações que a

mesma impõe. Algumas considerações das normas brasileiras de alvenaria

estrutural poderiam ser replicadas no sistema de Paredes de Concreto, levando em

consideração que o comportamento estrutural pode ser admitido semelhante,

principalmente a divisão em grupos e absorção dos esforços por quinhão de cargas.

Algumas limitações poderão ser impostas ao se utilizar concreto celular no

sistema de Paredes de Concreto Moldadas in loco, como fixação de uma faixa de

densidades permitidas, controle rígido na produção e exigência de um sistema

adequado de impermeabilização nas paredes externas, principalmente.

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REFERÊNCIAS

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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6123 - Forças

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Page 82: ANÁLISE DE EDIFÍCIOS EM PAREDES DE CONCRETO … · ABNT NBR 16055:2012 – Parede de concreto moldada no local para a construção de edificações

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