Avaliação numérica da interação de paredes de alvenaria estrutural submetidas às ações verticais

Abstract

Este trabalho tem como objetivo avaliar numericamente a interação entre paredes de alvenaria estrutural de blocos de concreto, sob ações verticais. Para tal, inicialmente foi realizada a modelagem dos blocos para validação da curva analítica tensão versus deformação adotada e, posteriormente, a modelagem dos prismas e das paredes. Para os prismas, foi adotada como estratégia de modelagem a micromodelagem detalhada, onde cada material (bloco e argamassa) é representado por suas propriedades mecânicas. Os resultados de resistência à compressão e módulo de deformação, obtidos por meio da modelagem dos prismas serviram como base de dados de entrada para alimentar o modelo numérico das paredes. Para estas, utilizou-se como estratégia de modelagem a macromodelagem, na qual a propriedade do material a ser atribuído às paredes consiste da associação dos blocos e argamassa, ou seja, trata-se de um material compósito. Para calibração dos modelos numéricos, foram utilizados os resultados experimentais apresentados por Oliveira (2014) e Castro (2015). Dessa forma, foi possível avaliar os mecanismos responsáveis pela ruptura dos blocos, prismas e paredes. Para os prismas encontrou-se, para os valores de resistência à compressão e módulo de deformação, uma diferença entre os resultados numéricos e experimentais de cerca de 5% em relação ao resultado experimental. Para as paredes, a maior diferença entre a parte experimental e numérica foi em torno de 10% em relação aos resultados experimentais, considerando os resultados de carga de ruptura, carga de fissuração e módulo de deformação. Por meio da análise de distribuição de tensões verticais, verificou-se que, para as paredes sem apoio na alma, ocorreu total transferência do carregamento aplicado na parede central para os flanges, enquanto que na parede com a alma apoiada ocorreu a homogeneização da carga atuante ao longo da altura. Dessa forma, observou-se que nas últimas fiadas a alma e os flanges apresentaram a mesma tensão vertical. Já para a distribuição das tensões cisalhantes na interface, verificou-se que todos os modelos apresentaram resultados de tensões cisalhantes maiores que 0,35 MPa (prescrição normativa), notou-se ainda que nos pontos de aplicação de carga e apoio ocorreram concentração de tensões que afetaram localmente a distribuição de tensões cisalhantes na interface.

This work aims at evaluating numerically the interaction between structural masonry walls in face of vertical tensions. In order to achieve that, it was used the molding of blocks for the analytical curve of tension validation versus the deformation adopted and, later, the molding of prisms and walls. For the prisms, it was adopted the detailed micro molding technique where each one of the materials (block and mortar) is represented by their own mechanical properties. The compression resistance results and deformation modules – obtained by molding the prisms – were used as data in order to feed the numeric model of the walls. For the walls, it was used the macro molding technique, where the properties attributed to the walls are the result of blocks and mortar association – as it is a composite material. To calibrate the numerical models, it was used the results of the experiments performed by Oliveira (2014) and Castro (2015). Thus, it was possible to evaluate the mechanisms responsible for the ruptures on the blocks, prisms and walls. It was found a difference of 5% between the results of tests performed by numerical models and real-world-conditions experiments with prisms. For the walls, the difference presented was around 10% considering the failure load, cracking load and deformation module results. By the analysis of the distribution of vertical tensions it was verified that walls without a core support suffer a transference of load to the flanges, while walls with core support experience a perfect distribution of load along their height. Therefore, it was observed that on the last layers both core and flanges presented identical vertical tensions. For the shear stress distribution, it was verified that it was above 0,35 MPa (normative prescption) and that it was highly concentrated on the load application and support points areas and, consequently, a concentration of shear stress on the wall’s interface was detected.