Procedimento numérico e experimental para a avaliação da resistência à fadiga de sistemas de revestimento

Abstract

Os revestimentos em argamassa ou em cerâmica, geralmente, são empregados na parte externa (fachada) das edificações. Esses materiais propiciam isolamento acústico e térmico e a estanqueidade necessários para um razoável conforto nas edificações. Os revestimentos são executados em camadas compondo-se de: emboço, argamassa e, ainda, no caso de revestimentos em cerâmica, a argamassa colante e rejunte. Os revestimentos estão sujeitos às diferentes intempéries que se traduzem em ações solicitantes. Dessas ações solicitantes destacamos a variação da temperatura ao longo do dia e eventuais choques térmicos causados por chuvas e ventos. Tais ações, combinadas com as diferentes características físicas e mecânicas dos materiais empregados nos revestimentos, produzem estados de tensões e deformações nas fachadas que, ainda, são poucos conhecidos e, raramente, pesquisados. As variações de temperatura nos revestimentos podem gerar sérias patologias, como por exemplo, o desplacamento de peças que, conseqüentemente, podem ocasionar acidentes em transeuntes. Este trabalho apresenta uma metodologia para avaliação da resistência à fadiga de sistemas de revestimento, usando-se análise experimental e numérica via Elementos Finitos e, considerando o sistema de revestimento sob a ação cíclica da temperatura ambiente característica da cidade de Brasília. Esta pesquisa estuda, em particular, a influência das tensões termomecânicas na ruptura por fadiga da argamassa de revestimento. De forma original, obtém-se experimentalmente a curva "S-N" (tensão alternada versos número de ciclos) para a argamassa de emboço. A resistência à fadiga da argamassa sob tração é determinada como sendo de 0.64MPa. Com modelos apropriados para matérias frágeis, infere-se também a resistência à fadiga da argamassa sob compressão e sob tração-compressão. Com os valores de tensão alternada obtidos via análise numérica, é possível, com a metodologia apresentada, avaliar a resistência à fadiga da argamassa de emboço em sistema de revestimento cerâmico de fachadas. __________________________________________________________________________________ Abstract

Coatings made of plain mortar or with ceramic tiles are usually employed on facades or external part of buildings. They provide the appropriate acoustic and thermal isolation and the necessary watertightness for a reasonable comfort inside the construction, and are, generally, arranged in layers of rendering, mortar, dry-set mortar, and ceramic tile grout, in the case of facades with ceramic tiles. Building coatings are also exposed to hazardous weather conditions or critical external actions like the everyday variation of temperature and eventually thermal shocks generated by rain falls and wind gusts. Those actions, in conjunction to the different physical and mechanical properties of the coating materials, produce stress and strain states not yet understood, not often studied, and scarce in the literature. The temperature transient on the coatings can generate serious pathologies like the unsticking of tiles or coating pieces in general that eventually may fall over pedestrians. This research presents a methodology for the evaluation of the fatigue resistance of facades. The methodology uses experimental investigation and numerical analysis with Finite Elements, and considers the coating system under the cyclic action of the environment temperature of Brasilia. In particular, this research studies the influence of the thermal stresses in the rupture of mortar coating due to thermal fatigue. The “S-N” curve (alternating stress vs. number of cycles) is experimentally obtained for the mortar material. The fatigue resistance of the mortar material under traction is determined as 0,64MPa. In addition, with appropriate mathematical models for fragile materials, the fatigue resistance of mortar under compression and traction-compression is also inferred. With the values of the alternating stress from the numerical analysis; it is possible, with the present methodology evaluate the mortar fatigue resistance in ceramic coating facades.