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IBRACON Structures and Materials Journal • 2012 • vol. 5 • nº 5
Mechanical behavior analysis of small-scale modeling of ceramic block masonry structures –
Geometries effect
1. Introdução
No Brasil, a indústria de cerâmica vermelha é uma das responsá-
veis pela geração de empregos. Por exemplo, no Estado de Santa
Catarina, existem 742 olarias, com uma produção de cerca de 100
milhões de unidades por mês e responsáveis por 11.000 empregos
diretos e 30.000 indiretos, constituindo-se como um setor importan-
te do ponto de vista sócio-econômico, [1]. Esse setor tem, apro-
ximadamente, o mesmo perfil em praticamente todos os estados,
demonstrando um potencial de produção, mas ainda com pequena
capacidade tecnológica e de investimentos na geração de novos
produtos. Essas indústrias produzem diferentes produtos como te-
lhas, tavelas, tijolos maciços, bloco de vedação e estruturais. Quan-
do se tratam de alvenarias para a compartimentação dos espaços
nas construções, o principal produto são os blocos de vedação,
cujos furos são dispostos horizontalmente e possuem formato circu-
lar ou retangular. Esses blocos de vedação possuem características
mecânicas mínimas (resistência à compressão) definidas por nor-
malização nacional. Para os blocos estruturais existem uma gama
de diferentes tipologias de blocos, com formatos e espessuras de
paredes que serão posteriormente discutidos a sua eficiência na
distribuição nas tensões quando parte da parede.
O aumento da importância do emprego do sistema construtivo em
alvenaria estrutural de blocos cerâmicos no mercado brasileiro da
construção habitacional, vem sendo um fator de destaque para o
desenvolvimento de projetos de pesquisa que foquem no desen-
volvimento de produtos e na capacidade de eficiência, quando sub-
metidos a carregamentos externos além do peso-próprio. Portan-
to, esse trabalho vai ao encontro de uma necessidade técnica de
avaliar quantitativamente, por meio de experimentos, a influência
da geometria do bloco cerâmico no desempenho mecânico das pa-
redes estruturais à compressão em escala reduzida. Assim, o de-
senvolvimento deste trabalho de pesquisa tem por objetivo analisar
o comportamento de blocos cerâmicos com diferentes geometrias
de furos, em escala reduzida, auxiliando no desenvolvimento deste
importante componente para o setor industrial ceramista.
2. Utilização de modelos físicos
reduzidos em alvenaria estrutural
Um dos grandes desafios da engenharia em geral é estudar mo-
delos confiáveis que representem o comportamento das estrutu-
ras na escala real, reduzindo os custos e as dificuldades que a
escala real proporciona. Qualquer modelagem física das estrutu-
ras exige que sejam respeitadas as condições de similaridades,
para que o modelo reproduza, verdadeiramente, o comportamento
quanto a previsão da tensão de ruptura, modo de falha e rigidez.
Para isso, os modelos devem reproduzir as mesmas condições de
carregamento, geometria e propriedades dos materiais [2].
Um dos primeiros autores a retratar historicamente o uso de mo-
delos físicos na alvenaria estrutural foi ABBOUD et al. [2], onde o
mesmo cita que VOGT [3] realizou estudos exploratório em mo-
delos em alvenaria de tijolos maciços na escala 1:4 e 1:10, sem
conseguir obter dados consistentes do comportamento do mate-
rial. Esse autor cita que na década de 60, pesquisas foram reali-
zadas na Universidade de Melbourne, com um sucesso limitado
em função das dificuldades encontradas na fabricação dos tijolos
e execução das paredes. O autor menciona que posteriormente
MOHR [4] obteve sucesso na execução das paredes utilizando
unidades fabricadas comercialmente e técnicas de prefabricação
na escala de 1:6.
Os estudos realizados por ABBOUD et al. [2] em unidades de blo-
co de concreto demonstraram que existe confiança e viabilidade
no uso de modelos reduzidos para a previsão do complexo com-
portamento da alvenaria estrutural, a partir dos ensaios em escala
reduzida dos materiais e componentes. O autor obteve excelente
correlação entre os resultados do modelo quando comparados
com o protótipo, entretanto o desvio-padrão foi menor nos protó-
tipos. Resultado este, proporcionado pelo efeito da diminuição do
volume das tensões.
No Brasil, CAMACHO [5] foi o pioneiro no estudo do comporta-
mento das alvenarias de blocos à compressão. O autor afirmou
que apesar da alvenaria ser a mais antiga e clássica forma de
construção utilizada pelo homem, a aplicação da técnica de mo-
delagem física para o estudo do comportamento estrutural é bas-
tante recente. CAMACHO [5] cita, em seu trabalho de tese, os
estudos realizados nas Universidades de Bath e Karlsruhe na Ale-
manha, onde se investigou o comportamento de modelos reduzi-
dos de paredes de alvenaria com tijolos cerâmicos nas escalas de
1:2 e 1:4. Segundo o autor, esses estudos permitiram examinar
as correlações de resistências e deformações, com isso verificar
quais os parâmetros que poderiam se mostrar afetados pelo fator
de escala. Pode-se concluir dos estudos que a alvenaria de tijolos
maciços pode ser representada em escala reduzida, em relação
ao modo de ruptura e as resistências últimas, quando empregados
materiais semelhantes entre os modelos e protótipos. No entanto,
para a relação entre o módulo de elasticidade pela resistência à
compressão, esse valor diminuiu conforme se reduziu a escala,
como demonstrado na Figura 01.
CAMACHO [5] realizou estudos experimentais com blocos cerâ-
micos vazados na escala real 1:1 e na escala reduzida 1:3 e 1:5.
O autor ensaiou à compressão prismas de dois, três e quatro blo-
cos e pequenas paredes. Os resultados de resistência dos blocos,
�i��ra � � �elação m�d�lo de
deformação/resistência à compressão
para diferentes escalas (CAMACHO [5])