Miguel Paoliello Pimenta

Título



Estruturas de Cascas Cilíndricas em Material Cerâmico

Orientador(es)



Ronaldo Carvalho Battista

Resumo



A utilização de estruturas em cascas de alvenaria é investigada neste trabalho com emprego de materiais distintos daqueles usualmente utilizados. Coberturas em cascas de alvenaria cerâmica armada foram extensamente utilizadas pelo engenheiro uruguaio Eládio Dieste e seus seguidores, a partir da década de 50, principalmente na América do Sul. Inspirado no trabalho de Dieste estudou-se a revitalização do processo construtivo, tendo em vista os benefícios das técnicas e materiais modernos. Foram feitos dois ensaios em modelos de cascas cilíndricas de alvenaria .No primeiro modelo ensaiado a estrutura é monolítica e no segundo a estrutura é moldada em elementos. As estruturas ensaiadas são compostas por tijolos cerâmicos de vedação com uma capa superior de argamassa adicionada de fibras metálicas. A argamassa utilizada é de alta resistência com um consumo moderado de cimento. Estuda-se ainda a pré-fabricação dessas peças visando criar um processo construtivo viável comparado com outras técnicas. Nestas cascas não são empregadas armaduras passivas, nem nas juntas entre tijolos, nem na capa superior de argamassa. Com os mesmos materiais foram também ensaiados, à compressão uni-axial, oito painéis de alvenaria em que quatro deles têm os vazados dos tijolos paralelos à direção da carga aplicada e outros quatro têm os vazados normais à direção da carga. Ensaios preliminares foram feitos em cinco paredes de alvenaria colocando-se armaduras passivas nas juntas entre tijolos. Foram executadas peças retas e curvas. São feitas comparações dos resultados experimentais obtidos nos ensaios das cascas cilíndricas com modelos numéricos utilizando o método dos elementos finitos para análise no trecho de linearidade física. É utilizada a técnica de homogeneização da alvenaria. Com base nestes resultados são comentadas as modelagens numéricas mais adequadas, a viabilidade dos materiais empregados, as técnicas de ensaio mais apropriadas e a plausibilidade de utilização do processo de pré-fabricação sugerido.

Abstract



The masonry shell structures utilization was investigated in the present work with the use of different materials compared to the commonly used ones. Reinforcement masonry shells were often used by the uruguayan engineer Eládio Dieste and his followers, after the 1950`s, mainly in South America. Based on Eladio Dieste`s works there have been studies focusing on revitalizing the constructive process, specially on the benefits of construction modern techniques and materials. There were two ceramic brick cylindrical shells tests. In the first model, a monolithical structure was modeled and in the second one a specimen pre-casting system was simulated. The tested structures were composed by non-structural ceramic bricks combined with a high strength mortar layer, which was made with low cement consumption and with the addition of metallic fibers. The research’s goal is the proposal of an alternative prefabrication process system, compared to the others constructive systems. The mortar was made without reinforcement, neither on the joints, nor on the mortar top layer. Eight masonry panels made with the same materials were subjected to a uni-axial compression test. Four of them were tested with brick hollows parallel to the load direction and the other four ones with the brick hollows normal to the load direction. Preliminary tests were made using five brick ceramic walls in order to analyze the reinforcements influence on a wall’s strength, which were placed in the joints. Straight and curved specimens were tested. Analysis were made comparing tests results with numerical modelling based on finite element techniques. The analysis was made in linear-elastic regime. The homogenization techniques for composed layer material were used. Based on these results, adequate numerical models were commented, as wells as the use of alternative materials’ viability, the appropriate test methodologies and the viability of the recommended prefabricated process.

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