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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 – maxjgg@gmail.com; (2) PCC USP – Universidade de São Paulo – vmjohn@lme.pcc.usp.br;
(3) França & Associados Projetos Estruturais (4) PCC USP – Universidade de São Paulo – renata.monte@lme.pcc.usp.br;
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
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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)
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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)
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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)
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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
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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)
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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.