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Projecto SipdECO – Uma
solução inovadora para
paredes divisórias
Graça Vasconcelos ; Pedro Alves
Paulo Mendonça; Aires Camões
Paulo B. Lourenço
Universidade do Minho
(graca@civil.uminho.pt)
Projecto SipdECO – Proposta de uma solução inovadora para paredes divisórias
Institute for Sustainability and Innovation in Structural Engineering
2 |
Índice
Introdução
Objectivos
Solução para paredes divisórias
Material compósito – comportamneto mecânico
Forma e geometria dos blocos
Tecnologia de fabrico dos blocos
Tecnologia de construção
Selecção do material de ligação e assentamento
Validação mecânica das paredes de alvenaria
Conclusões
Projecto SipdECO – Proposta de uma solução inovadora para paredes divisórias
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3 |
Introdução (I)
A construção constitui um sector económico com um impacto muito
importante no consumo de energia, quer ao nível da produção dos
materiais de construção, quer ao nível do consumo de energia no uso
dos espaços interiores das (40% do total do consumo)
Por outro lado, este sector é responsável pela produção de resíduos
depositados posteriormente em aterros e pela emissão de dióxido de
carbono para a atmosfera
Necessidade de encontrar soluções que se traduzam numa maior
sustentabilidade na construção, o que é uma exigência das sociedades
modernas - Económica, amiga do ambiente, eficiente do ponto de vista
térmico e acústico, adequada do ponto de vista mecânico
Proposta de materiais e estruturas mais sustentáveis para
a construção (paredes divisórias) – Projecto SipdECO
Projecto SipdECO – Proposta de uma solução inovadora para paredes divisórias
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4 |
baixa densidade
isolamento térmico e
acústico
material ecológico –
sustentabilidade da
floresta
Consumo anual de
280 mil ton – 20% a 30%
é resíduo
Produção de pneus
é de 3 milhões de ton
por ano
Disponibiliddae
razoável de
quantidades de
material
pode promover o
melhoramento
acústico
Gesso FGD
Regranulado de
cortiça
Fibras têxteis
Material compósito
Material leve
amigo do ambiente
eficiente do ponto de
vista térmico, acústico e
mecânico
produção anual de 225
milhões de ton
não é previsto uso
comercial
Introdução (II)
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Objectivos
O principal objectivo consiste na proposta de uma solução para paredes
divisórias com base em blocos moldados de material compósito à base
de gesso que resulta da combinação de subprodutos industriais,
nomeadamente gesso FGD, regranulado de cortiça e fibras texteis
Estudo do material compósito
Concepção do bloco de alvenaria
Definição da tecnologia de construção
Validação mecânica da solução
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Solução de paredes divisórias (I)
Bloco de alvenaria (I)
Bloco composto por duas metades –
possibilita a construção por fases e a
fácil colocação das instalações
eléctricas e hidráulicas sem
necessiadde de abertura de roços
Apesenta forma rectangular com
furação vertical e horizontal induzida
pela formas concavas e convexas da
parte interior
Parte exterior do bloco pode ser
composta de uma placa prensada
conduzindoa uma solução mista (parte
moldada + parte moldada) ou moldada
juntamente com o parte interna
Ligação entre as metades do bloco
deve ser feita no perímetro, nas partes
concavas e com auxílio de peças
auxiliares que melhoram a a
estabilidade durante a construção
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Solução de paredes divisórias (II)
Bloco de alvenaria (II)
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Material compósito (I) - Materiais
Solução de paredes divisórias (III)
O gesso FGD é produzido numa central
termoelectrica como resultado da dessulfuração de
gases de combustão. Apresenta-se na forma de
sulfato de cálcio bi-hidratado com 7% de humidade
O gesso FGD precisa de ser desidratado (calcinação).
Através de testes de calorimetria diferencial de
varrimento e de análise termo-gravimétrica concluiu-
se que a temperatura de calcinação poderia ser de
105ºC
O regranulado de cortiça é constituído por partículas
de diferentes tamanhos, nomeadamente 2/4mm,
2/9mm and 4/8mm. A densidade máxima é de
198kg/m3
As fibras texteis são constituídas por fios
poliméricos , sendo o principal constituinte a
políamida 6. Apresenta alguns resíduos de pneus.
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Material compósito (II) – Selecção da mistura – percentagem de
regranulado de cortiça e fibras texteis
Solução de paredes divisórias (IV)
Composição Tipologia Água Ácido
Cítrico. Regranulad
o Fibras
M5 moldada 80.0 0.05 5.0 3.0
M7 moldada 87.5 0.05 7.0 3.0
M9 moldada 93.75 0.05 9.0 3.0
P prensada 22.5 0.05 – –
5C0F moldada 80.0 0.05 5.0 0.0
5C1F moldada 80.0 0.05 5.0 1.0
5C2F moldada 80.0 0.05 5.0 2.0
5C3F moldada 80.0 0.05 5.0 3.0
7C0F moldada 87.5 0.05 7.0 0.0
7C1F moldada 87.5 0.05 7.0 1.0
7C2F moldada 87.5 0.05 7.0 2.0
7C3F moldada 87.5 0.05 7.0 3.0
Valor médio do massa volúmica – 840kg/m3
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Material compósito (III) – Propriedades mecânicas
Solução de paredes divisórias (V)
Composição E (MPa) fc (MPa)
M5 1899.6 (4.7) 3.10 (2.7)
M7 1311.8 (12.1) 2.0 (13.4)
M9 823.3 (1.5) 1.1 (5.8)
P 2196.9 (17.1) 13.3 (18.2)
5C0F 3731.9 (10.7) 2.62 (13.3)
5C1F 2917.3 (15.6) 2.88 (15.4)
5C2F 2855.7 (1.8) 2.63 (6.0)
5C3F 2662.5 (20.2) 3.35 (7.8)
7C0F 1977.3 (19.3) 1.68 (22.2)
7C1F 2360.8 (17.6) 2.04 (16.4)
7C2F 2090.5 (22.8) 2.27 (6.3)
7C3F 2068.6 (14.0) 2.13 (12.0)
0.00 0.05 0.10 0.15 0.200
1
2
3
4
E (mm/mm)
Co
mp
ress
ive
stre
ng
th, f c
(M
Pa)
A resistência à compressão diminui com o aumento da percentagem de
regranulado de cortiça
A introdução de fibras parece aumenta a resistência à compressão e
ductilidade do material em compressão e tracção (ensaios de energia
de fractura)
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Foram seleccionados 4 materiais
adesivos comerciais à base de
gesso e resinas sintéticas:
Pasta adesiva PA1
Pasta adesiva PA2
Pasta adesiva PA3
Pasta adesiva PA4
Os resultados dos ensaios de pull-off
demonstraram que a pasta PA2 conduz a
um valor mais elevado da resistência de
aderência em tracção.
Selecção do material de ligação (I) - (testes de pull-off)
Baseados nos resultados, decidiu-se
efectuar ensaios de compressão uniaxial em
blocos (4 materiais) e ensaios de compressão
e flexão em alvenaria (2 materiais)
Solução de paredes divisórias (VI)
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Selecção do material de ligação (II) - Ensaios de compressão em blocos
Solução de paredes divisórias (VII)
Material fcb (MPa)
PA1 0.85 (7.2%)
PA2 1.05 (11.2%)
PA3 0.88 (7.8%)
PA4 0.89 (9.1%)
O comportamento bastante dúctil
Rotura caracterizada pela fendilhação vertical
e subvertical na espessura do bloco
O material de ligação mais resistente à
tracção conduz a valores mais elevados da
resistência em compressão
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Provete fc (MPa)
Material PA2
1 1.13
2 1.04
3 1.03
Média 1.07
Material PA1
1 0.83
2 0.93
3 0.88
Média 0.88 Esquema de ensaio
600
300
900
600
LVDT 1
LVDT 4
LVDT 2
LVD
T 3
Geometria dos
provetes
A resistência em compressão é 18% superior no caso do material de
ligação PA2 relativamente ao material de ligação PA1, o que se justifica pela
rotura da interface entre as duas metades
Solução de paredes divisórias (VIII)
Selecção do material de ligação (III) - Ensaios de compressão em alvenaria
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Comportamento bastante dúctil quando
comparado com a solução tradicional de
alvenaria de blocos cerâmicos
O modo de rotura caracteriza-se pela
fendilhação e esmagamento dos blocos ou
rotura da interface
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Te
nsã
o (M
Pa
)
Deslocamento (mm)
PC1
PC2
PC3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Te
nsã
o (M
Pa
)
Deslocamento (mm)
PC1
PC2
PC3
Solução de paredes divisórias (IX)
Selecção do material de ligação (IV) - Ensaios de compressão em alvenaria
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Esquema de ensaio Geometria
A resistência de aderência em flexão obtida através dos ensaios de flexão
na direcção perpendicular às juntas horizontais é 22% superior no caso da
aplicação do material PA2 ao nível das juntas horizontais
Em qualquer dos casos, a resistência de aderência é comparável com a
resistência de alvenaria estrutural
LVDT 1 LVDT 2
LVDTControlo
Célula deCarga
l1=80050
l2=480
ls=900
50
600
900
Ligante fl (MPa)
PA2
0.49
0.53
0.51
0.47
Média 0.50
PA1
0.40
0.41
0.39
0.37
Média 0.39
Solução de paredes divisórias (X)
Selecção do material de ligação (V) - Aderência em flexão (juntas horizontais)
Recomendações EN1052-2
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-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Vertical
Te
nsã
o (M
Pa
)
Deslocamento (mm)
PF1
PF2
PF3
PF4
Horizontal
-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Vertical
Te
nsã
o (M
Pa
)
Deslocamento (mm)
PF1
PF2
PF3
PF4
Horizontal
Solução de paredes divisórias (XI)
Selecção do material de ligação (V) - Aderência em flexão (juntas horizontais)
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Solução de paredes divisórias (IV)
Tecnologia de fabrico dos blocos
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Tecnologia de construção (I)
Os blocos da primeira fiada devem ser
colocados sobre uma base nivelada e
podem ser ligados com um material
adesivo
O primeiro pano de parede pode ser
construída até ao nível de colocação das
instalações
Duas peças poliméricas devem ser
colocadas em cada metade do bloco ddo
primeiro pano de modo a aumentar a
estabilodade durante a construção
Assentamento do segundo pano ligando-o
ao primeiro pano através de um material
adesivo colocado no perímetro e nas
partes côncavas centrais e através das
peças poliméricas
Solução de paredes divisórias (XII)
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Validação mecânica (I) – Ensaios de compressão uniaxial (EN1052-1)
Esquema de
ensaio Geometria
Ligante fl (MPa)
PA2
0.97
0.83
0.97
0.94
Média 0.93
LVDTControl
Célula deCarga
LVDTControl
Célula deCarga
LVDT 1
LVDT 4
LVDT 2
600
150
0
600
1200
900
140
LVD
T 3 LVDT 10
O valor médio da resistência à
compressão é inferior ao valor obtido
em alvenaria de blocos cerâmicos
A resistência à compressão é muito
superior ao valor da tensão normal
instalada na base das paredes
(<0.1MPa)
Solução de paredes divisórias (XIV)
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Validação mecânica (II) – Ensaios de compressão uniaxial (EN1052-1)
Comportamento
consideravelmente mais
dúctil do que a alvenaria
tradicional
O modo de rotura
caracteriza-se pela
fendilhação dos blocos na
espesssura
Solução de paredes divisórias (XV)
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Esquema de
ensaio
Geometria dos
provetes
LVDT 1 LVDT 2
LVDTControlo
Célula deCarga
l1=80050
l2=480
ls=900
50
900
90
0
1500
1200
LVDT 1 LVDT 2
LVDTControl
Célula deCarga
l1=1340
l2=600
ls=1500
80 80
Solução de paredes divisórias (XVI)
Validação mecânica (III) – Resistência à flexão da alvenaria (EN1052-2)
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0 1 2 3 4 50.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Te
nsã
o (M
Pa
)
Deslocamento (mm)
PF1
PF2
PF3
0 1 2 3 40.0
0.1
0.2
0.3
0.4
Te
nsã
o (M
Pa
)
Deslocamento (mm)
PC4
PC5
PC5
Direcção paralela às juntas
A resistência média é de 0.37 e 0.33MPa na direcção paralela e
perpendicular às juntas horizontais
Os valores são comparáveis com os valores obtidos em alvenaria de
blocos cerâmicos. No entanto, a resistência à flexão na direcção paralela
apresenta valores superiores relativamente à alvenaria tradicional
Solução de paredes divisórias (XVII)
Validação mecânica (IV) – Resistência à flexão da alvenaria (EN1052-2)
Direcção perpendicular às juntas
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Solução de paredes divisórias (XVIII)
Validação mecânica (V) – Resistência à flexão da alvenaria (EN1052-2)
Direcção paralela às juntas Direcção perpendicular às juntas
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Solução de paredes divisórias (XIX)
Validação mecânica (V) – Resistência a acções de impacto (ETAG (1998))
420027
00
15
00
65°
60
4,9
7
1062,24
1139,54
AA 1
AA 2
AB 3
AA 4
AA 5
AA 7AA 6
LVDT 1
Definição de dois estados para verificação de segurança – diferentes acções de
impacto
Definição de diferentes categorias de uso relacionada com a protecção das
paredes e o risco de ocorrer acidentes e utilização indevida (associadas às
categorias definidas no Eurocódigo 1 – habitação, edifícios comerciais, edifícios
públicos, etc)
Solicitações de impacto:
Impacto mole
Impacto duro
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Solução de paredes divisórias (XX)
Validação mecânica (VI) – Resistência a acções de impacto (ETAG (1998))
Instrumentação para
identificação das
deformadas e
deslocamentos máximos
Simulação de impacto mole
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Solução de paredes divisórias (XX)
Validação mecânica (VI) – Resistência a acções de impacto (ETAG (1998))
Massa (Kg)
Categoria Energia
(Nm) Nº de
impactos Flecha
Deformação permanente
(mm) Avaliação
50
I 60
3
0.61 0.05 Inexistência de dano visível na estrutura
Flecha com valor inferior a 5mm ou 1/500 da altura
Deformação permanente muito pouco significativa e decrescente no caso de 3 impactos consecutivos
0.24 0.01
0.27 0.00
II
120
0.41 0.01
III 0.39 0.01
IV 0.39 0.00
II 200
1
0.70 0.02
III 300 0.84 0.03
IVa 400 1.01 0.00
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Ensaio de compressão excêntrica
4200
2700
LVDT 1 LVDT 2 LVDT 3 LVDT 4
Solução de paredes divisórias (XXI)
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Solução de paredes divisórias (XXII)
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Tipo de
fixação Categoria
Cota de medição
Após 24h Carga total
aplicada
Deformação permanente Destacamento
dos apoios Deformação da parede
Bucha plástica
a
(100Kg) 1.50m 0.47mm 0mm 140kg 0.01mm
Bucha química
b
(200Kg) 1.50m 1.71mm 0.1mm 290Kg 0.02mm
Zona com junta seca
Solução de paredes divisórias (XXIII)
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Zona com junta seca
Fixação Após rotura Avaliação
Bucha plástica
Deformação após 24h insignificante ou inexistente
Destacamento dos apoios inexistente
Deformação permanente insignificante ou inexistente
Bucha química
Deformação após 24h insignificante ou inexistente
Destacamento dos apoios inexistente
Deformação permanente insignificante ou inexistente
Quadro I – Avaliação do desempenho de carga excêntrica para zonas com juntas seca
Solução de paredes divisórias (XXII)
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Tecnologia de construção (I) – Validação final
Solução de paredes divisórias (XXIII)
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O trabalho desenvolvido teve como objectivo a proposta de uma solução
para paredes divisórias, não estruturais com base em blocos moldados
constituídos por um material compósito à base de gesso resultante de três
subprodutos industriais
Conclusões (I)
A geometria dos blocos foi definida de modo a ser possível a obtenção de
furação vertical e horizontal para permitis a colocação das instalações
A tecnologia de construção é faseada para permitir a colocação das
instalações sem a abertura de roços
O material compósito apresenta boas características mecânicas e elevada
capacidade de deformação e ductilidade
A selecção do material de ligação foi efectuado com base num programa
experimental de ensaios de arrancamento, compressão uniaxial e de
ensaios de flexão
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33 |
Em termos de validação mecânica foi possível concluir que:
A resistência à compressão é adequada e superior à tensão
instalada. Apresenta um comportamento dúctil.
A resistência à flexão apresenta valores muito razoáveis e
comparáveis com a solução tradicional. O comportamento é mais
dúctil do que a solução tradicional.
A resistência ao impacto foi garantida até uma energia de impacto de
400N.m, o que equivale a considerar uma categoria de uso IV –
espaços muito frequentados com risco de ocorrência de acidentes
A utilização da bucha química ou bucha plástica garante um
comportamento e resistência adequada em termos de carga
excentricas
Conclusões (II)
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