Dimensionamento de vigas de alvenaria estrutural de blocos de concreto ao esforço cortante: análise teórica e experimental e recomendações à normalização brasileira

PASQUANTONIO, R. D.; PARSEKIAN, G. A.; CAMACHO, J. S.

doi:10.1590/S1983-41952019000400010

Resumo

Vigas são submetidas à flexão e cisalhamento, sendo esse último esforço o tema desta pesquisa. O objetivo deste trabalho é analisar especificações para dimensionamento ao esforço cortante de vigas de alvenaria estrutural em blocos de concreto, a partir de extensa avaliação da literatura e de ensaios experimentais aqui relatados. A partir desse escopo, são sugeridas especificações para revisão da normalização brasileira. Na parte teórica, foram considerados trabalhos anteriores tanto nacionais quanto internacionais e as prescrições das normas brasileiras NBR15691-1/2011 e NBR 6118/2014, além da norte-americana, australiana, canadense e europeia, TMS 402/2016, AS3700/2001, CSA S304/2014 e EuroCode 6.1/2001, respectivamente. Com intuito de analisar e validar as especificações da literatura foi realizado um programa experimental de análise de dez vigas de alvenaria com blocos de concreto submetidos principalmente ao esforço cortante. Foram consideradas vigas de duas fiadas, três posições da carga vertical, variando a/d, e duas taxas de armadura transversal. Na análise dos ensaios verificaram-se semelhanças no comportamento último das vigas de alvenaria armada com a teoria proveniente das vigas de concreto armado, com algumas particularidades de fissuração na região das juntas de argamassa. Além disso, as especificações estabelecidas pela norma brasileira e europeia levaram a resultados consideravelmente maiores do que os resultados experimentais, enquanto que os presentes nas normas TMS 402/2016, AS3700/2001, CSA S304/2014 e NBR6118/2014 levam a resultados próximos aos obtidos experimentalmente. Como conclusão pode-se destacar que o padrão de ruptura é semelhante ao esperado para vigas de concreto armado, as fissuras foram condicionadas pela posição do ponto de aplicação do carregamento e pelas juntas de argamassa, o aumento da taxa de armadura transversal levou ao aumento da força cortante de ruptura. Os resultados indicam não ser consistente a consideração de aumento aparente da resistência ao cisalhamento pela relação M ⁄ (V∙d). Eliminando-se essa recomendação, considerando a resistência da alvenaria igual a 0,35 Mpa, limitando a tensão nos estribos a 0,90 de f_yk e considerando a contribuição da armadura longitudinal, foi possível estimar o valor de cortante na ruptura de cada viga entre 73% a 106% dos valores verificados nos ensaios.

Palavras-chave:
viga; alvenaria; alvenaria armada; cisalhamento

[TFN7] Fonte: Pasquantonio et al (2016)

Normas regulamentadoras	Força cortante devido a alvenaria (V_m)	Força cortante devido a armadura (V_sw)	Força cortante resistente máxima (V_n)
NBR15691-1/2011 e EuroCode 6.1/2001	$V_{m} = ⌊2,5 - 0,25 ∙ (\frac{M_{m a x}}{V_{m a x} ∙ d})⌋ ∙ f_{v k} ∙ \frac{b_{w} ∙ d}{γ_{m}}$	$V_{s w} = (\frac{A_{s w}}{s}) ∙ 0,5 ∙ f_{y d} ∙ d$	Não se aplica
TMS402/2016	$V_{m} = 0,083 ∙ \{⌈4,00 - 1,75 ∙ (\frac{M_{m a x}}{V_{m a x} ∙ d})⌉ ∙ A_{n v} ∙ \sqrt{{f'}_{m}}\}$	$V_{s w} = 0,5 ∙ (\frac{A_{s w}}{s}) ∙ f_{y d} ∙ d$	$V_{n} \leq \{\begin{matrix} 0,498 ∙ A_{n v} ∙ \sqrt{{f'}_{m}}, s e \frac{M_{m a x}}{V_{m a x} ∙ d} \leq 0,25 \\ i n t e r p o l a r l i m i t e s s e 0,25 < \frac{M_{m a x}}{V_{m a x} ∙ d} < 1,00 \\ 0,332 ∙ A_{n v} ∙ \sqrt{{f'}_{m}}, s e \frac{M_{m a x}}{V_{m a x} ∙ d} \geq 1,00 \end{matrix}$
CSA S304/2014	$V_{m} = ϕ_{m} ∙ K_{b} ∙ λ ∙ b_{w} ∙ d ∙ \sqrt{f_{m}^{'}} ∙ β$	$V_{s w} = ϕ_{s} ∙ A_{s w} ∙ f_{y d} ∙ \frac{d}{s} ∙ c o t (θ_{1})$	$V_{n} = ϕ_{m} ∙ 0,36 ∙ b_{w} ∙ d ∙ \sqrt{f_{m}^{'}}$
AS3700-2001	$V_{m} = ϕ ∙ f_{v m}^{'} ∙ b_{w} ∙ d$	$V_{s w} = (\frac{A_{s w}}{s}) ∙ f_{y d} ∙ d$	$V_{n} = 4 ∙ \emptyset ∙ {f'}_{v m} ∙ b_{w} ∙ d$
NBR 6118/2014	$V_{c} = 0,6 ∙ f_{c t d} ∙ b_{w} ∙ d$	$V_{s w} = 0,9 ∙ (\frac{A_{s w}}{s}) ∙ f_{y d} ∙ d$	$V_{R d, 2} = 0,27 ∙ α_{v 2} ∙ f_{c t d} ∙ b_{w} ∙ d$

Resistência média a compressão (MPa)
f_b	10,69	Bloco
f_a	8,11	Argamassa
f_p	12,58	Prisma
f_g	25,14	Graute

Viga	d (cm)	Exp.	NBR 15961 c/ M/Vd	NBR 15961 s/ M/Vd	NBR 6118	TMS 402	Eurocode 6.1 c/ M/Vd	Eurocode 6.1 s/ M/Vd	AS 3700	CSA S304
V15A	28,9	48,0	61,6	32,2	37,0	54,7	69,3	39,9	41,8	47,0
V15B	29,3	46,9	62,3	32,5	37,6	55,8	70,1	40,3	42,3	47,7
V25A	29,3	44,4	56,4	32,5	37,6	48,3	64,3	40,3	42,3	47,7
V25B	29,3	46,7	56,5	32,5	37,6	48,4	64,3	40,4	42,3	47,7
V35B	29,3	52,3	50,6	32,5	37,5	48,3	58,4	40,3	42,3	47,6
V16A	24,7	58,5	59,7	33,6	40,5	43,1	70,2	44,1	46,8	44,2
V16B	27,7	46,6	65,3	36,8	45,5	51,6	77,1	48,6	51,6	49,6
V26A	27,3	51,5	58,4	36,3	44,7	45,0	70,0	47,9	50,8	48,8
V26B	28,3	46,6	60,3	37,3	46,4	46,6	72,3	49,3	52,3	50,5

Viga	NBR 15961 c/ M/Vd	NBR 15961 s/ M/Vd	NBR 6118/2014	TMS 402/2016	Eurocode 6.1 c/ M/Vd	Eurocode 6.1 s/ M/Vd	AS 3700/2001	CSA S304/2014
V15A	128%	67%	77%	114%	144%	83%	87%	98%
V15B	133%	69%	80%	119%	149%	86%	90%	102%
V25A	127%	73%	85%	109%	145%	91%	95%	107%
V25B	121%	70%	81%	104%	138%	86%	91%	102%
V35B	97%	62%	72%	92%	112%	77%	81%	91%
V16A	102%	57%	69%	74%	120%	75%	80%	75%
V16B	140%	79%	98%	111%	165%	104%	111%	106%
V26A	113%	70%	87%	87%	136%	93%	99%	95%
V26B	129%	80%	99%	100%	155%	106%	112%	108%

Viga	ρ (%)¹	f_vk (MPa)²	V_ak (kN)³	V_sk (kN)⁴	V_R,k (kN)^3-4	V_max (kN)⁵	$\frac{V_{R, k}}{V_{e x p}}$	V_R,d γ_alv = 2,0 γ_s = 1,15 γ_f = 1,4	$\frac{V_{e x p}}{V_{R, d}}$
V15A	1,19	0,56	22,6	17,3	37,0	51,7	83%	18,8	2,6
V15B	1,17	0,55	22,8	17,6	37,4	52,4	86%	19,0	2,5
V25A	1,17	0,55	22,8	17,6	37,4	52,4	91%	19,0	2,3
V25B	1,17	0,55	22,8	17,6	37,4	52,7	86%	19,1	2,4
V35B	1,17	0,55	22,7	17,6	37,4	52,4	77%	19,0	2,7
V16A	1,39	0,59	20,5	23,7	40,2	44,2	75%	22,0	2,7
V16B	1,24	0,57	22,0	26,6	44,2	49,6	104%	24,4	1,9
V26A	1,26	0,57	21,8	26,1	43,5	48,8	93%	24,0	2,1
V26B	1,21	0,56	22,2	27,1	44,8	50,5	106%	24,8	1,9

Brasil

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