Resistência e deformabilidade de blocos vazados de concreto, prismas e paredes e suas correlações com as propriedades mecânicas dos materiais constituintes

• Main Author: Claudius de Sousa Barbosa
• Other Authors: João Bento de Hanai
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2008
• Subjects: Alvenaria estrutural; Análise teórica e experimental; Blocos vazados de concreto; Modelos numéricos; Paredes; Prismas; Propriedades mecânicas dos materiais; Hollow concrete blocks; Mechanical properties of materials; Numerical models; Prisms; Structural masonry; Theoretical and experimental analysis; Walls
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-21102008-102947/

O objetivo deste trabalho é identificar e correlacionar as propriedades mecânicas do concreto e da argamassa de assentamento com o comportamento estrutural de blocos vazados de concreto, prismas e paredes, por meio de modelagem física e numérica. Realizou-se detalhada investigação experimental, recorrendo à premissa metodológica de se utilizar um mesmo concreto, de consistência plástica, para a moldagem de blocos vazados e corpos-de-prova cilíndricos, para assegurar propriedades idênticas dos materiais em cada série de ensaios. Analisou-se o efeito de confinamento que se apresenta nos ensaios de blocos isolados, o qual induz uma distribuição não-uniforme de deformações e acarreta aumento da sua capacidade resistente em relação à resistência à compressão do concreto. Em ensaios nos quais se reduziu o efeito de confinamento, constatou-se que os blocos apresentam menor capacidade resistente e alteração do modo de ruína, decorrente da distribuição mais uniforme das deformações, similar àquela que se observa nos blocos centrais dos prismas e paredes. Analisou-se também a influência do efeito de confinamento e do processo de cura das juntas de argamassa e se associou parâmetros indicativos do seu comportamento à capacidade resistente e ao modo de ruína de prismas e paredes. As propriedades mecânicas dos materiais, obtidas experimentalmente, foram implementadas em um modelo numérico de elementos finitos, que se mostrou capaz de representar o comportamento dos diversos elementos de alvenaria submetidos à compressão, com boa predição da resistência, deformabilidade e modo de ruína. Com base nos resultados numéricos e experimentais, estabeleceu-se um modelo de interpretação da distribuição de tensões e deformações nos blocos vazados de concreto, o que resultou na recomendação de um procedimento para determinação de sua rigidez axial. Associou-se também o efeito da resistência e da deformabilidade da argamassa no comportamento estrutural dos prismas e paredes. Correlações e formulações algébricas foram estabelecidas para análise do comportamento e previsão quantitativa da resistência e da deformabilidade de blocos, prismas e paredes. === This work aims to identify and correlate the mechanical properties of concrete and bedding mortar to the structural behavior of hollow concrete blocks, prisms and walls, by mean of physical and numerical modeling. A detailed experimental investigation was carried out by assuming as a premise the use of plastic consistency concrete to produce hollow blocks and cylindrical samples. This was done to assure the same material properties in each test series. Confinement effect in block compression tests causes a non-uniform strain distribution through face-shells and webs. This effect induces an increase of the block ultimate load. Modified block tests by reducing the confinement effect were performed. The results showed that confinement reduction brings a more uniform strain distribution, which is similar to the observed one in the central blocks of prisms and walls. A decrease of compressive strength and changes the failure mode were also evidenced. Confinement effect and influence of water loss during the curing of mortar joints were also considered. Indicative parameters about bedding mortar behavior were obtained and the resistant capacity and the failure mode of prisms and walls were associated to them. The mechanical properties of materials obtained in tests were implemented in a finite elements numerical model to analyze the behaviour of masonry elements under compression. The numerical analysis gave good predictions of strength, deformability and failure mode. Based on the numerical and experimental results, a stress and strain distribution model was realized, which enabled an experimental procedure for the determination of the block axial stiffness. Correlations and algebraic formulation were proposed for the behavior analysis and quantitative evaluation of strength and deformability of blocks, prisms and walls.