Avaliação da influência de telas de reforço de revestimentos de … · 2017-09-29 · As telas foram posicionadas no centro das camadas de revestimento. Os corpos-de-prova foram

XII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE TECNOLOGIA

DAS ARGAMASSAS São Paulo, 22 a 24 de agosto de 2017

AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE TELAS DE REFORÇO DE REVESTIMENTOS DE ARGAMASSA NO CONTROLE DA FISSURAÇÃO ESTRUTURAL

JUNGINGER, MAX (1); JOHN, VANDERLEY M. (2); FRANÇA, RICARDO L. S. (3); MONTE, RENATA (4)

(1) PCC USP – Universidade de São Paulo – [email protected]; (2) PCC USP – Universidade de São Paulo – [email protected];

(3) França & Associados Projetos Estruturais (4) PCC USP – Universidade de São Paulo – [email protected];

RESUMO

A utilização de telas de reforço em revestimentos de fachada é comum em todo o país.

Entretanto, seu uso cresceu sem embasamento técnico adequado e que comprove sua

eficácia e o número de casos de fissuração com uso de telas é significativo. Este trabalho

mede a influência de telas de reforço no controle de abertura de fissuras no revesti-

mento de argamassa utilizando ensaios de tração na flexão. Estudos do CONSITRA mos-

tram que diferentes projetistas utilizam diferentes critérios e elementos de reforço. Fo-

ram comparados revestimentos de argamassa cimentícia com ar incorporado reforça-

dos com telas polimérica, aço e fibra de vidro em relação aos revestimentos sem reforço.

As telas foram posicionadas no centro das camadas de revestimento. Os corpos-de-

prova foram desenvolvidos para transmitir esforços diretamente ao núcleo de concreto

e foram submetidos à flexão em equipamento closed-loop, impondo tração ao revesti-

mento. As deformações de toda a superfície do corpo-de-prova foram medidas por aná-

lise digital de imagem até a ruptura. Os resultados evidenciam o surgimento de apenas

uma fissura em qualquer CP e com taxa similar de deformação da matriz, independen-

temente do tipo de tela. Resultados detalhados permitem comparar o efeito das dife-

rentes telas com a argamassa padrão sem reforço (matriz).

Palavras-chave: fissuras, argamassa, revestimento, patologia, Consitra.



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EVALUATION OF THE INFLUENCE OF PLASTERING REINFORCEMENT MESHES ON CONTROLLING STRUCTURAL CRACKING

ABSTRACT

The use of reinforcement meshes in external renderings is common all over the country.

However, it has grown without proper technical background that demonstrates its ef-

fectiveness and the number of cases of cracking with reinforcements is significant. This

work measures the influence of reinforcement meshes on controlling of crack opening

in cementitious renderings using flexural tensile strength tests. CONSITRA´s studies

show different designers use different criteria and reinforcement elements. Air-en-

trained cementitious rendering was reinforced with metal, glass-fiber and plastic

meshes and compared to simple rendering. The meshes were set in the middle of the

mortar layer. The specimens were developed so that the forces were applied directly to

the concrete core and the test was carried out using a closed-loop equipment, imposing

tensile load to the mortar. Specimens surface strains were measured using digital image

correlation (DIC) to the ultimate strength. The results show that only one crack is formed

and at the same deformation of the rendering, no matter the type of the reinforcement.

Detailed results allow the comparison between specimens with and without meshes.

Key-words: cracking, mortar, rendering, pathology, Consitra.



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1. INTRODUÇÃO

Com o desenvolvimento crescente dos projetos de fachada, houve uma escalada do uso

de telas de reforço para o reduzir o risco de fissuração dos revestimentos de fachadas.

Tais fissuras podem ocorrer devido à retração por secagem da argamassa e também

devido a deformações diferenciais entre estrutura e alvenaria, concentração de tensões

em cantos de janelas e deformações decorrentes de esforços de vento, temperatura,

fluência etc. Embora existam referências mostrando que algumas telas aumentam a re-

sistência de corpos-de-prova (1) (2) (3), não foi encontrada literatura comprovando a eficá-

cia destas para prevenir fissuras originadas pela movimentação da estrutura.

Um estudo realizado pelo CONSITRA (Consórcio Setorial para Inovação Tecnológica em

Revestimentos de Argamassa) avaliou três projetos para uma mesma obra, evidenci-

ando a incoerência no uso e na especificação de telas de reforço; enquanto um proje-

tista prescreve a inserção de telas de aço no revestimento de argamassa, outros especi-

ficam telas de fibra de vidro ou mesmo telas plásticas. O estudo revelou ainda a inexis-

tência de padrões para os locais a serem reforçados e a ausência de detalhamento das

propriedades das telas, o que ratifica o aspecto subjetivo do projeto. Assim, este estudo

se propõe a analisar, do ponto de vista teórico e experimental, a capacidade dos reforços

usuais no mercado atenuarem o surgimento de fissuras de origem estrutural na arga-

massa de revestimento.

2. MODELO TEÓRICO

A especificação de telas de reforço tem por objetivo o controle da abertura de fissuras

visíveis nos revestimentos. Considerando que a camada de argamassa reforçada tem

reduzida capacidade para influenciar na deformação estrutural, a única possibilidade de

a fissura superficial ser menor que a da base reside no fato de que o reforço deve ser

capaz de deformar a argamassa. O presente modelo foca em esforços de tração, uma

vez que pórticos sob cisalhamento já foram abordados por outros autores (4) (5).

Suponhamos uma situação passando da Figura 1a para a Figura 1b e provocando tração

no revestimento armado aderido. Supostamente a tela imersa na argamassa é capaz de

impedir a deformação e manter a fissura fechada (ou menos aberta) na superfície. A



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camada de revestimento é forçada a assumir um perfil similar ao da Figura 1c.

Figura 1 – Esquema ilustrativo da situação em análise

Para o estudo do equilíbrio estático do sistema, seleciona-se uma sub-região conforme

Figura 2a; a fissura abre c na base e a na argamassa (Figura 2b). Por uma questão de

equilíbrio na Figura 2c, |C| = |T|, sendo C a resultante da tensão de cisalhamento entre

a argamassa e a base. O cisalhamento existe devido à presença do fio de reforço, res-

ponsável pela tração T que se opõe à abertura da fissura.

Figura 2 – Estudo do equilíbrio do sistema. Esforços de tração e compressão foram omitidos por simplicidade

A tração T deve deformar a argamassa e controlar a abertura da fissura a. Os fios trans-

versais são importantes neste momento, garantindo ancoragem do fio longitudinal e

gerando tração até o limite da resistência do fio da tela. Assumindo deformação elástica

até o ângulo , o cisalhamento necessário para deformar a argamassa em = 0,5 mm

(c - a), com tela a 30 mm da base e E = 15 GPa (E = 2G[1+], = )(6), é dado pela eq.

(A). Assumindo uma distância entre os fios transversais da tela de 25 mm, a eq. (B) expõe

o cálculo da força T necessária para deformar a argamassa entre dois fios transversais.

a) como construído

b) após fissuração na base c) cisalhamento na argamassa

a) sub-região em análise b) aberturas de fissura c) resumo dos esforços



5

𝛾 =∆𝑐 − ∆𝑎

𝑒/2=

0,5

30= 0,0167 → 𝜏 = 𝐺 ∗ 𝛾 = 6,25𝐺𝑃𝑎 ∗ 0,0167 = 104𝑀𝑃𝑎 (A)

𝑇 = 𝜏 ∗ 𝐴 = 104𝑁

𝑚𝑚2∗ 25𝑚𝑚 ∗ 25𝑚𝑚 → 𝑇 = 65,1𝑘𝑁 (B)

A Figura 3a apresenta a relação entre a abertura de fissura c e o cisalhamento neces-

sário para manter a = 0 para duas argamassas diferentes (E = 15 GPa e = 1 GPa). A Fi-

gura 3b apresenta a tração no fio sob as mesmas condições.

Figura 3 – a) cisalhamento na argamassa e b) tração T no fio da tela (malha 25mm)

em função da abertura de fissura na base

De acordo com este modelo, uma tela com fio com resistência de aço CA50 e

= 1,24 mm seria capaz controlar uma abertura de fissura c na base de apenas

0,005 mm para uma argamassa com E = 15 GPa.

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1. Desenvolvimento do corpo-de-prova

O corpo de prova (CP) consiste de um núcleo de concreto revestido lateralmente por

duas camadas de revestimento de argamassa reforçado por tela (Figura 4).

Figura 4 – CP com carga aplicada no núcleo de concreto

Fita Corte na

argamassa

Entalhe

a) b)



6

O CP foi baseado no ensaio de flexão de prisma da EN 14651(7) e, quando submetido à

flexão por 3 pontos com carga aplicada diretamente no concreto, o entalhe central nu-

cleia a fissura, que se propaga com velocidade controlada e provoca tração no revesti-

mento e na tela. Os CPs foram moldados com e sem fita plástica (5 cm de largura) para

dessolidarização da argamassa na região de fraturamento.

3.2. Materiais

Os CPs foram revestidos com argamassa industrializada (para fachadas) preparada em

misturador de eixo vertical, obtendo-se as propriedades indicadas na Tabela 1.

Tabela 1 – Propriedades e características da argamassa

Densidade (fresco) (g/cm3) (8)

Teor de ar (8) %

Módulo dinâmico (GPa) (9)

Tração na flexão (MPa) (10)

Resistência à compressão (MPa)

(10)

1,45 28,7 10,1 1,81 5,80

O concreto dos núcleos foi misturado em betoneira convencional, resultando num com-

posto de 2,13 g/cm3, resistência à compressão média de 22 MPa e módulo dinâmico de

32 GPa. Estas propriedades foram determinadas aos 470 dias.

A Figura 5a apresenta as telas utilizadas na moldagem dos CPs: aço (eletro-soldada, ma-

lha quadrada 25 mm), FV (fibra de vidro, malha quadrada aprox. 10 mm) e plástica (ma-

lha aprox. 20 mm). A Figura 5b expõe o comportamento dos fios individuais das telas

quando submetidos à tração direta (11).

Figura 5 – a) Telas utilizadas na moldagem dos CPs e b) tração nos fios das telas

As amostras foram obtidas em obras de São Paulo onde foram utilizadas por prescrição

de projeto. A resistência à tração média de um fio foi de 500 N para a tela de aço (equi-

valente a CA 50), 450 N para a FV e 20 N para a tela plástica. As telas inteiras não foram

Aço

FV

Plástica

Aço

FV

Plástica

a) b)



7

ensaiadas porque não há diferença significativa no resultado para malhas quadradas(3).

A tela plástica apresenta capacidade de carga mais de uma ordem de grandeza inferior

às demais.

3.3. Ensaio de flexão closed-loop controlado por CMOD

O ensaio foi realizado em uma prensa servo hidráulica Instron 8802 em regime closed-

loop. A velocidade de aplicação de carga foi controlada por um CMOD (crack mouth ope-

ning device) fixado à base do CP por meio de cunhas coladas na região do entalhe (Figura

6). Até a abertura do CMOD de 0,1 mm, a velocidade foi de 0,05 mm/min; deste ponto

em diante, a velocidade foi de 0,2 mm/min (7).

Figura 6 – Vista do modo de carga 3 pontos controlado por CMOD. O concreto recebe a carga

Uma superfície lateral do CP foi texturizada com tintas orgânicas e, durante a flexão,

fotografada a cada segundo (Nikon D7100). As fotos foram submedidas a análise digital

de imagem (DIC – digital image correlation) no Matlab usando rotina NCORR

(www.ncorr.com), gerando mapas de deformação localizada.

4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

A Figura 7a mostra a curva Carga versus Abertura da fissura até 0,05mm ou 5‰. O com-

portamento elástico linear vai até aproximadamente 0,01mm (1‰); a carga máxima

ocorre em torno de 0, 02mm, coerente com 0,2‰ típica da ruptura do concreto à tração.

Figura 7 - Abertura da fissura versus Carga para diferentes CPs

CMOD, L0 = 10mm

Matriz

Aço

FV

Plástico

a) b)



8

A Figura 7b mostra que, após a propagação da fissura, ocorre uma diminuição abrupta

da capacidade de carga do CP. As telas de aço e FV apresentam uma razoável capacidade

de carga residual. Na tela de plástico a carga residual é bastante baixa e, no concreto, é

nula.

O DIC permite identificar numericamente o momento de nucleação da fissura na arga-

massa, não sujeita a carregamento direto. A Figura 8a mostra a superfície do CP imedi-

atamente antes da detecção da fissura, enquanto que a Figura 8b mostra o momento

em que a ela é detectada. A Figura 8c mostra os resultados da detecção de fissuras por

DIC e a faixa limite da percepção visual de fissuras em revestimentos.

Figura 8 – a,b) análise de imagens detectando a nucleação da fissura e c) gráfico das fissuras detectadas em função da carga aplicada

A presença de telas não influenciou a abertura da fissura na superfície do revestimento

de argamassa, que ocorre em torno da deformação de fissuração do concreto, muito

abaixo do que é geralmente aceito como limite de percepção visual das fissuras em re-

vestimentos. As técnicas utilizadas não permitiram constatar a eficiência da fita de des-

solidarização na deformação CMOD em que a fissura se torna visível na superfície.

Os reforços não influenciaram o surgimento das fissuras e isto é coerente com a teoria

do concreto armado (12), dado o comportamento frágil da argamassa. A NBR 6118 (13) é

explícita: “A fissuração em elementos estruturais de concreto armado é inevitável...”. A

taxa de armadura é dimensionada para controlar a abertura das fissuras e isso depende

da aderência da matriz ao aço. Atingida a deformação de fissuração do concreto, as car-

gas se transferem para o aço, que controla a abertura da fissura.

a) Superfície homogênea no início do ensaio

c) Detecção da fissura DIC em função da carga

b) Fissura detectada



9

O modelo aqui exposto, conservador por assumir distribuição homogênea de tensões,

mostra que os esforços necessários para controlar as fissuras são muito superiores aos

limites físicos dos componentes.

A carga média de ruptura dos CPs foi de 6,0 kN (CV = 15,8%) e a deformação na ruptura

foi semelhante à do concreto. Ainda que as cargas fossem diferentes em função do tipo

de reforço, a contribuição deste aumento no controle da fissuração seria insignificante

frente à magnitude dos esforços estruturais.

Os resultados aqui explanados se mostram em sintonia com (4) (5) e com muitos casos de

obras com fissuras visíveis nos revestimentos reforçados por telas (Figura 9). Em uma

das obras afetadas (Figura 9b), das 147 janelas inspecionadas, 131 estavam fissuradas

(90%) e todas possuíam tela de aço.

Figura 9 – Revestimentos fissurados com tela de reforço

5. CONCLUSÃO

O modelo adotado, consonante com a resistência dos materiais, sugere que o controle

de fissuras estruturais exigiria tensões duas ordens de grandeza superiores aos limites

admissíveis para as telas, para a própria argamassa e para a interface argamassa-tela.

Também, o modelo assumiu distribuição homogênea de tensões, ou seja, menores do

que as que ocorrem em situação de uso. Os resultados dos ensaios ratificam o modelo

que, por sua vez, explica as fissuras encontradas em campo e demonstra que reforços

com tela são inócuos no controle de fissuras estruturais.

É possível, entretanto, o uso de telas para a redução do risco de desplacamentos, desde

que duráveis e adequadamente especificadas e ancoradas à base.

a) b)



10

6. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem aos que de alguma forma colaboraram para a elaboração deste

texto: Prof. Antônio Figueiredo, Eng. Maurício Resende, Eng. Renan Rocha e equipe do

Laboratório de Ensaios Mecânicos do Departamento de Estruturas e Geotecnia (PEF) da

POLI-USP, coordenado pelo Prof. Túlio N. Bittencourt.

7. REFERÊNCIAS

1. SILVA, A. J. Discussão de elementos para reforço de argamassas de revestimento para fachada. In: 4º Congresso Português de Argamassas e ETICS. Anais. Lisboa, 2012. Disponível em <http://www.apfac.pt/congresso2012/comunicacoes/ Paper%2020_2012.pdf >. Acesso em Dez.2015.

2. BAUER, E., CORTEZ, I.M. Compósitos à base de fibras sintéticas em argamassas para revestimento da prevenção da fissuração. In: SBTA 2001. Anais. Brasília, 2001.

3. ANTUNES, G. R. Proposta de avaliação de desempenho de revestimentos de argamassa reforçados com telas metálicas. 2015. Tese (doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. UFRGS, Porto Alegre, 2015.

4. EL-DIASITY, M. et al. Structural performance of confined masonry walls retrofitted using ferrocement and GFRP under in-plane cyclic loading. Engineering Structures, v. 94, p. 54-69, 2015. Disponível em <http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.03.035>. Acesso em Jun.2016.

5. ASHRAF, M. et al. Seismic behavior of unreinforced and confined brick masonry walls before and after ferrocement overlay retrofitting. International Journal of Architectural Heritage, v.6, p. 665-688, 2012. Disponível em <http://dx.doi.org/10.1080/15583058.2011.599916 >. Acesso em Abr.2017.

6. CALLISTER, W, RETHWISCH, D. G. Fundamentals of materials science and engineering: an integrated approach. Hoboken, N.J: Wiley, c2012.

7. EUROPEAN STANDARD - EN 14651 - Test method for metallic fibre concrete - Measuring the flexural tensile strength (limit of proportionality (LOP), residual). Wien, 2007.

8. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 13278 – Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado. Rio de Janeiro, 2014.



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9. ___ NBR 15630 – Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – determinação do módulo de elasticidade dinâmico através da propagação de onde ultrassônica. Rio de Janeiro, 2014.

10. ___ NBR 13279 - Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. Rio de Janeiro, 2014.

11. ___ NBR 6207 - Arame de aço - ensaio de tração. Rio de Janeiro, 1982.

12. LEONHARDT, F. Construções de concreto. Verificação da capacidade de utilização: limitação da fissuração, deformações, redistribuição de momentos e teoria das linhas de ruptura em estruturas de concreto armado. Rio de Janeiro: Interciência, v.4, 1979. Tradução de João Luís Escosteguy Merino, UFRGS.

13. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 6118 - Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.

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