Palestra: “a revisão e a criaçÃo das



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32º ENCONTRO NACIONAL DA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA




PALESTRA: “A REVISÃO E A CRIAÇÃO DAS

NORMAS TÉCNICAS DE BLOCOS E

TELHAS CERÂMICAS”.



PALESTRANTE: DR. ENG.º NELSON DOS SANTOS GOMES
SUMÁRIO
1- INTRODUÇÃO
ESTÁGIO ATUAL DAS NORMAS:
- BLOCOS CERÂMICOS ESTRUTURAIS

- TELHAS CERÂMICAS.


1.2- ALGUNS ITENS TRATADOS NAS ESPECIFICAÇÕES DE BLOCOS

ESTRUTURAIS E DE VEDAÇÃO.


1.3- ALGUNS ITENS TRATADOS NA ESPECIFICAÇÃO DE TELHAS

CERÂMICAS.


1.4- NORMAS EM ELABORAÇÃO


  1. ESTUDOS PARA A ELABORAÇÃO DA NORMA DE CÁLCULO

ESTRUTURAL COM COMPONENTES CERÂMICOS.


    1. DEFINIÇÃO DOS COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO (m) E DE MODIFICAÇÃO (kmod) PARA A ALVENARIA ESTRUTURAL NA COMPRESSÃO. ANÁLISE DOS FATORES QUE INFLUEM NOS COEFICIENTES PARCIAIS DE SEGURANÇA. RESULTADOS PRELIMINARES.




    1. SIGNIFICADO DO COEFICIENTE DE SEGURANÇA GLOBAL (  ) NAS

NORMAS BASEADAS NO MÉTODO DAS TENSÕES ADMISSÍVEIS

(MTA) TENDO EM VISTA O m e o kmod.




    1. - AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA MÃO-DE-OBRA E DA FISCALIZAÇÃO NA ALVENARIA ESTRUTURAL E SUA INCLUSÃO NO m3.




      1. ENSAIOS ESTRANGEIROS




      1. VALORES LIMITES DA RESISTÊNCIA DE PAREDES COM FALHAS DE EXECUÇÃO E A CORRESPONDENTE REDUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO EM RELAÇÃO A OUTRA PAREDE SEM FALHA.




      1. AVALIAÇÃO DA ESPERANÇA MATEMÁTICA (Ex) (OU EXPECTÂNCIA) DA INFLUÊNCIA DOS DIVERSOS FATORES NA REDUÇÃO DA RESISTÊNCIA DAS PAREDES ESTRUTURAIS.




      1. AVALIAÇÃO DA PROBABILIDADE DE DIVERSAS FALHAS - APRESENTADAS NOS ENSAIOS ESTRANGEIROS - ATUAREM SIMULTANEAMENTE, COMO EVENTOS INDEPENDENTES E(i) LEVANDO A PAREDE À RUPTURA.




  1. CRITÉRIOS PARA A PASSAGEM DE UMA NORMA CUJO MODELO DE

SEGURANÇA É PELO MÉTODO DAS TENSÕES ADMISSÍVEIS (MTA)

PARA UMA NORMA CUJO MODELO DE SEGURANÇA É BASEADO EM

COEFICIENTES PARCIAS DE SEGURANÇA E ESTADOS LIMITES.


  1. ESTUDO DA PROBABILIDADE DE RUÍNA (pr) DE PAREDES

ESTRUTURAIS ASSOCIADAS AOS SEUS COEFICIENTES DE

SEGURANÇA GLOBAIS (). MODELO DE 4 PARÂMETROS.

COMPARAÇÃO COM AS NORMAS ATUAIS. RESULTADOS

PRELIMINARES.




  1. MODELO DE AVALIAÇÃO DA PROBABILIDADE DE RUÍNA (pr) USADO PELA “BRITISH STANDARD 5628”. MODELO DE 2 PARÂMETROS. ESTUDO DA PROBABILIDADE DE RUÍNA (pr) DE PAREDES ESTRUTURAIS ASSOCIADAS AOS SEUS COEFICIENTES DE SEGURANÇÁ GLOBAIS (). COMENTÁRIOS.




  1. COMENTÁRIO SOBRE A INTRODUÇÃO DA CONFIABILIDADE

ESTRUTURAL NOS PROJETOS.

5.1- MODELOS COM VARIÁVEIS ALEATÓRIAS DEPENDENTES OU

CORRELACIONADAS.


    1. MODELOS COM VARIÁVEIS ALEATÓRIAS INDEPENDENTES (OU NÃO CORRELACIONADAS).




    1. EXEMPLOS DE PROBABILIDADE DE RUÍNA (pr) DISCUTIDOS NO CEB. COMENTÁRIOS.


A influência da mão-de-obra e da fiscalização na alvenaria estrutural

““Sufficiently prudent” implies that they have paid proper respect to the imperfect and incomplete character of all information about loads, materials, and structures”.(1)



(Prof. C. Allin Cornell, M.I.T. , Cambridge, Mass., Estados Unidos).
1- Introdução
Está sendo feito o exame de informações disponíveis no Brasil para determinarmos os limites para as mudanças a serem sugeridas na Norma que tratará do Cálculo da Alvenaria Estrutural com Componentes Cerâmicos, no que concerne ao seu aspecto mais sensível que é a Segurança Estrutural. Os estudos têm sido feitos visando transformar exigências de Norma de cálculo baseada no método determinista das tensões admissíveis com coeficiente de segurança global, para exigências baseadas nos estados limites com coeficientes parciais de segurança fundamentados probabilisticamente. Para que isto deixe de ser um desejo e se materialize em uma realidade alguns passos são necessários e já foram dados: o conhecimento dos resultados de ensaios dos nossos componentes e dos carregamentos, infelizmente, em todo o mundo, este conhecimento é sempre parcial; a análise das teorias probabilísticas e estatísticas que melhor possam exprimir o seu comportamento mecânico e de critérios práticos que permitam a passagem de exigências feitas no método das tensões admissíveis (MTA) para o estado limite último (ELU);o que implica considerar como as Normas mais antigas foram concebidas. Um cuidado suplementar é produzir uma Norma que tenha afinidades com suas congêneres, nacionais e estrangeiras, de modo que no futuro seja possível uma eventual unificação das mesmas, no País e também sob a égide do Mercosul, como já ocorre com o Projeto de Norma NBR 12655 “Concreto de cimento Portland - preparo, controle e recebimento”. E a despeito de tudo isto, a nova Norma deve dar respostas que possam ser assimiladas e reconhecidas pelo Projetista e demais usuários, sem exigir grande esforço de adaptação no cálculo de novas estruturas. Destas contingências decorre o caráter gradualista que se observa em muitas Normas na abordagem de mudanças conceituais.

A primeira necessidade – conhecimento dos resultados dos ensaios – foi sendo contornada a partir da década de 70. Foram feitos ensaios à compressão simples em paredes estruturais(2), mas poucos investigaram a tração na flexão e o cisalhamento, sendo esta a nossa realidade atual, por motivos diversos e até atávicos que podem ser presumidos, mas que não cabe comentar aqui.

Cumpre ressaltar que o Modelo de Segurança de uma Norma não é algo físico e mensurável, não sendo possível examiná-lo pela via experimental, a não ser parcialmente, mas é um assunto onde entra também “convicções racionais”, ou seja, são aceitas posições da escola “frequencialista” e da “bayesiana”.

Este trabalho visa apresentar estudos e resultados de ensaios estrangeiros, onde existe uma visível lacuna no País, que é a previsão, mesmo que aproximada, da influência da qualidade da mão-de-obra na alvenaria estrutural. Esses estudos experimentais desenvolvidos em diversos países não são exaustivos, mas traduzem uma antiga preocupação do meio técnico nacional e estrangeiro. A fiscalização, assunto relacionado à qualidade da mão-de-obra, é outro fator que nas primeiras Normas tinha influência na determinação das tensões admissíveis, e consta explicitamente em Normas modernas. É oportuno apresentá-los no momento em que é feito um esforço para determinar os parâmetros a serem considerados no coeficiente de ponderação (m) e nos coeficientes de modificação (kmod), pelo menos na compressão simples.

2- Antecedentes do problema tratado
Antes de 1980 as Normas mais antigas, como a da Califórnia “Uniform Building Code” na Tabela 24-H, apresentavam as tensões admissíveis condicionando-as ao fato de existir fiscalização especial ou não. Se existisse fiscalização especial as tensões admissíveis poderiam ser aumentadas, conforme a resistências dos prismas em até 100%, diminuindo no caso de resistências médias maiores. Outra que admitia o mesmo procedimento, em certos casos, era a Norma “Building code requirements for engineered brick masonry” do “Structural Clay Products Institute” (SCPI), hoje “Brick Institute of America” (BIA), na versão de 1969. A Norma britânica atual a BS 5628/92 também dá destaque ao controle da fabricação e da execução por meio da fiscalização, e esses aspectos são determinantes na escolha do coeficiente global de segurança para os materiais (m). A Norma britânica não usa coeficientes parciais de ponderação (ou de segurança), mas somente um coeficiente (m) para minorar a resistência do material, no qual se presume que todas as influências básicas sobre a resistência à compressão da alvenaria estrutural estão ali consideradas.

Como um único coeficiente não traduz explicitamente todas as influências na resistência do material, mais recentemente usa-se um m e um kmod, também presentes no Eurocode 5, que dependem de outros coeficientes parciais. A diretriz corrente, para a passagem dos coeficientes de segurança do método das tensões admissíveis para os estados limites, apresenta a seguinte formulação(3):

act,k (Modelo novo) = adm (Modelo antigo) (1)

act,k = act (Fk) = act (Fd)/ f (2)

fd = kmod x fk/ m (3)

act,k = act (Fd)/ m . f (4)

Por meio dessas expressões, e com o conhecimento dos fatores que influem no kmod e no m, é possível também avaliar a natureza mais profunda dos coeficientes de segurança do método das tensões admissíveis (MTA).

3- Experiências que simulam falhas construtivas ou a qualidade da mão-de-obra


3.1- Experiência de F.G.Thomas(4)
Consistiu na construção de seis pilares, por seis diferentes pedreiros, para determinar a influência da mão-de-obra. Os resultados pouco se diferenciaram porque os pilares foram feitos perto de uma prensa e os pedreiros sabiam que os pilares seriam ensaiados. Todos foram construídos do melhor modo e os resultados não forneceram as evidências esperadas.
3.2- Experiência do “National Bureau of Standards” (NBS), dos Estados Unidos(5)
Na experiência do NBS foram construídas paredes com um pedreiro que trabalhava sem fiscalização e outro que trabalhava com fiscalização. As paredes construídas sem fiscalização apresentaram resistências de 55% a 62% menores do que aquelas construídas com fiscalização. É importante ressaltar que alguns eventos que ocorrem na prática, não estão presentes nos ensaios no Laboratório e são quase impossíveis de serem reproduzidos ali. Esses ensaios tiveram influência sobre as Normas dos Estados Unidos.
3.3- Experiência do “Building Development Laboratories” de Melbourne, Austrália(5)
Os estudos desenvolvidos na Austrália, cerca de 1966, estão resumidos na Tabela 1. Esses estudos comparam paredes tidas como perfeitas com paredes com diversos tipos de defeitos comuns e com paredes onde se reproduziram todos os defeitos considerados isoladamente.

Na Tabela 2 existem algumas informações coletadas de diversas fontes. Inicialmente os ensaios australianos não demonstraram a importância da não colocação de argamassa na junta vertical das paredes, na compressão simples. Ensaios efetuados mais recentemente em Edimburgo demonstraram que a diminuição de resistência que ocasiona não é desprezível, mesmo na compressão simples(7). Esses valores, aproximados, como tudo neste tipo de avaliação foram usados para a determinação da esperança matemática E(x) - que em essência é uma média ponderada - da possível influência da mão-de-obra na alvenaria estrutural. Evidentemente resultados diferentes dos que foram obtidos aqui dependerão das “convicções racionais” e da experiência de cada um. Para cada caso foram atribuídas probabilidades; em outro exercício, com os mesmos dados, sendo cada tipo de falha tratado como evento independente E(i), calculou-se a probabilidade de todos eles agirem simultaneamente em uma parede estrutural.


TABELA 1 - COMPARAÇÃO DAS RESISTÊNCIAS DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS, SUBMETIDOS À COMPRESSÃO, SEM E COM DIFERENTES TIPOS DE FALHAS CONSTRUTIVAS.
(PESQUISA DO "BUILDING DEVELOPMENT LABORATORIES Pty Ltd, MELBOURNE, AUSTRALIA") (5)


Falha



Tipo

de falha no elemento estrutural

Resistência das paredes
fpa(MPa)

Resistência

dos prismas
fp(MPa)

Resistência dos pilaretes

na flexão

(aderência)

fpil(MPa)

Comparação com os elementos sem falhas
















Paredes

(fpa)

Prismas

(fp)

Pilaretes

(fpil)

1

Sem falhas

21,2

18,1

0,524

-

-

-







21,5

18,9

0,613













Média

21,4

18,5

0,365

1,0

1,0

1,0

2

Com cura não protegida

19,0

15,0

0,310

-

-

-







20,8

18,6

0,351













Média

19,9

16,8

0,330

0,93

0,91

0,59

3

Com falhas na disposição da argamassa de assentamento

16,1

15,0

0,841

-

-

-







16,1

14,3

0,792













Média

16,1

14,6

0,813

0,76

0,79

1,44

4


Sem argamassa na junta vertical

21,9

19,2

0,717

-

-

-







21,7

21,9

0,579













Média

21,8

20,5

0,648

1,02

1,11

1,15

5

Com junta de argamassa de 16mm de espessura

16,6

14,1

0,448

-

-

-







15,2

14,8

0,482













Média

15,9

14,4

0,468

0,750

0,780

0,830

6

Elemento deformado com flecha de 12mm

19,8

19,0

0,620

-

-

-







17,5

18,8

0,565













Média

18,6

18,9

0,592

0,87

1,02

1,05

7

Com todas as falhas citadas anteriormente

8,27

6,75

0,158

-

-

-







8,20

8,13

0,186













Média

8,24

7,44

0,172

0,39

0,40

0,30



TABELA 2 - FATORES QUE DEPENDEM DA MÃO-DE-OBRA NA EXECUÇÃO DAS PAREDES DE


ALVENARIA NÃO ARMADA E SUA INFLUÊNCIA NA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DAS PAREDES (5,6)


Falha



Fatores intervenientes na execução

Influência na resistência da parede.


Forma de avaliação da influência

1

Falha na disposição da argamassa de assentamento sobre os blocos.

33%

Ensaios

2

Erro no traço ou preparo da argamassa de assentamento. Redução da resistência.

10%

Ensaios

3

Não preenchimento das juntas verticais nas paredes. (7)

21%

Ensaios

4

Argamassa com espessura exagerada 16 mm – 19 mm; quando se compara com 10 mm.

30%

Ensaios

5

Desvio do prumo - elemento ensaiado com excentricidade de 12mm -19 mm.


15%

Ensaios

6

Exposição ao calor excessivo.

26º C - 38º C, e seis dias de cura ao ar livre.



10%

Estimada

7

Tijolos com índice de absorção inicial (IAI) em excesso em paredes esbeltas ou fortemente fletidas.

(IAI acima de 2 kg/m2/min).



50%

Ensaios

8

Impactos eventuais após o assentamento.

Sem estimativa

-

4- Comentários sumários


4.1- Nota-se que se forem cometidos todos os erros construtivos indicados na Tabela 1, em uma mesma parede, a sua resistência à compressão seria reduzida em 61%, em comparação com uma parede considerada sem falhas. Esta redução é de 60% nos prismas. Na prática, dificilmente todos os erros ocorrem simultaneamente. Essas informações mostram que a fiscalização terá sempre um importante papel na execução.

Cumpre registrar que, no Brasil, existem indícios que mostram que não é grande a preocupação com a execução. Segundo O Eng.º Marcus Daniel Friederich dos Santos(8) , de 28 canteiros de obras em alvenaria estrutural de componentes cerâmicos e de concreto, pesquisados no Centro-Sul, em apenas 3 (11%) “havia cuidado especial com os projetos de execução”. Entendendo-se por esta afirmação, como a falta de cuidados especiais com a integridade física dos projetos (plantas) que estavam nas obras.


4.2-Tomando-se os valores da Tabela 2 como variáveis aleatórias, atribuindo-se probabilidades aos mesmos, é possível determinar uma esperança matemática E(x) de 25%. Isto significa que em um número muito grande de repetições, atuando todos os fatores intervenientes mencionados, é possível esperar que na “média ponderada” estes fatores contribuam para reduzir a resistência das paredes em 25%.
4.3 – Usando-se as mesmas probabilidades mencionadas acima e tratando-se cada falha como evento independente é possível determinar que, a probabilidade para que todas as falhas ocorram simultaneamente seria menor que 1x10–6 ; valor este usado com freqüência com certa liberalidade de linguagem, para a probabilidade de ruína de uma estrutura. Aqui se menciona a probabilidade de ruína de um elemento - parede - de um “sistema estrutural”.
4.4- O coeficiente de ponderação da resistência m é composto de vários coeficientes parciais de segurança relativos à diminuição da resistência do material. É oportuno inserir o valor obtido como um m3, que entre outros aspectos considera os defeitos localizados, que podem ser atribuídos às falhas executivas e imprecisões do modelo de cálculo.

5- Referências


5.1- Cornell, C. A. - “Theme Report”, Technical Committee no. 10, Structural Safety and Probabilistic Methods, ASCE – IABSE International Conference on Tall Buildings, Lehigh University, Pennsylvania, 1972.

5.2- Gomes, Nelson dos Santos - “A resistência à compressão simples e a estabilidade de paredes não armadas construídas com tijolos ou blocos cerâmicos”, Cerâmica, 32 (194), Março de 1986.

5.3 - Fusco, P.B. - “A calibração das normas estruturais” , III Simpósio EPUSP sobre Estruturas de Concreto, !993.

5.4 - Thomas, F. G. - “The strength of brickwork”, The Structural Engineer, Fevereiro, 1953.

5.5 - Hendry, A . W. – “Structural Brickwork”, The Macmillan Press, 1981.

5.6 - Hendry, A.W., Sinha, B.P.,S.R. Davies - “Loadbearing brickwork design” , 1987.

5.7 - dos Santos, Flávio Antônio - “Efeito do não-preenchimento de juntas verticais no desempenho de edifícios em alvenaria estrutural”, Tese de doutorado, Florianópolis, Março de 2001.

5.8 - dos Santos, Marcus Daniel Friederich - “Técnicas construtivas em alvenaria estrutural: contribuição ao uso”, Dissertação de mestrado, UFSM, Santa Maria - RS,1998.



Dr. Eng. º Nelson dos Santos Gomes

Consultor da ANICER


Diretor da P&D TECn – Consultoria e Projetos S/C Ltda.

TABELA 3





























COEFICIENTE DE SEGURANÇA () EM FUNÇÃO DA PROBABILIDADE DE RUÍNA (pr)

E DOS COEFICIENTES DE VARIAÇÃO DOS COMPONENTES (CV)




























COEFICIENTES DE VARIAÇÃO DOS CARREGAMENTOS - CV(S)=0,05

COEFICIENTES DE VARIAÇÃO DA ÁREA - CV(A)=0

 

PROBABILIDADE DE RUÍNA  = - 4,753 / pr = 1x10-6

PROBABILIDADE DE RUÍNA  = - 4,265 / pr = 1x10-5

COEFICIENTE

COEFICIENTE DE VARIAÇÃO DO FATOR DE REDUÇÃO DEVIDO A

COEFICIENTE DE VARIAÇÃO DO FATOR DE REDUÇÃO DEVIDO A

DE VARIAÇÃO

EXCENTRICIDADE DO CARREGAMENTO E A ESBELTEZ

EXCENTRICIDADE DO CARREGAMENTO E A ESBELTEZ

DOS MATERIAIS

CV() = 0,15

CV() = 0,10

CV() = 0,05

CV() = 0,00

CV() = 0,15

CV() = 0,10

CV() = 0,05

CV() = 0,00

 

COEFICIENTE

COEFICIENTE

COEFICIENTE

COEFICIENTE

COEFICIENTE

COEFICIENTE

COEFICIENTE

COEFICIENTE

CV()

DE SEGURANÇA

DE SEGURANÇA

DE SEGURANÇA

DE SEGURANÇA

DE SEGURANÇA

DE SEGURANÇA

DE SEGURANÇA

DE SEGURANÇA

 

















0,0500

4,06

2,19

1,58

1,41

3,10

1,96

1,50

1,36

0,0625

4,43

2,32

1,68

1,51

3,29

2,06

1,58

1,44

0,0750

4,96

2,51

1,81

1,63

3,54

2,18

1,68

1,54

0,0875

5,76

2,76

1,98

1,78

3,89

2,35

1,80

1,65

0,1000

7,02

3,09

2,19

1,96

4,36

2,56

1,96

1,79

0,1125

9,22

3,55

2,46

2,20

5,02

2,83

2,15

1,97

0,1250

13,93

4,22

2,82

2,51

6,01

3,18

2,39

2,18

0,1375

30,48

5,25

3,32

2,93

7,59

3,67

2,70

2,46

0,1500

-

7,02

4,06

3,52

10,52

4,36

3,10

2,81

0,1625

-

10,77

5,25

4,43

17,63

5,40

3,67

3,29

0,1750

-

23,84

7,44

5,98

58,96

7,15

4,50

3,97

0,1875

-

-

12,91

9,22

-

10,70

5,83

5,02

0,2000

-

-

49,67

20,27

-

21,61

8,31

6,83






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