A produção mundial de pedras decorativas foi de 130 milhões de toneladas em 2013, que incluiu rochas carbonáticas (59%), rochas silicatadas (36,5%), ardósias (4,5%) e outras ardósias, dando um número ilimitado de rochas na indústria da construção. A previsão para 2020 é que a produção mundial de pedras ornamentais ultrapasse 170 milhões de toneladas.
QUESTÃO DA PESQUISA
As lajes de pedra, segundo Antunes (2003), permitem variações de acabamentos e texturas, cores que transcendem o tempo no estilo arquitetônico. Nesse contexto, observa Flain (1994), dada a importância na construção civil da utilização de lajes de pedra em sistemas de revestimento de fachadas, foi criada uma comissão de estudo na Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) com o objetivo de submeter regulamentos técnicos para a elaboração de projetos para execução de fachadas em lajes pétreas, bem como definir, em norma, ensaios de caracterização tecnológica das rochas.1.
OBJETIVOS
Objetivo Geral
Esta falta de qualificação é inconsistente com a procura pela utilização de placas de pedra na construção civil, mais especificamente em aplicações de revestimento de fachadas, devido ao seu apelo estético e maior durabilidade. O objetivo deste trabalho é estudar uma nova geometria de lajes de pedra de granito, utilizando o método dos elementos finitos (MEF), para analisar as lajes interligadas utilizadas em fachadas de edifícios, com o objetivo de melhorar a segurança no processo de aumento. placas coladas na base, sem grampos metálicos.
Objetivos Específicos
JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA
DELIMITAÇÃO DO ESTUDO
ESTRUTURA DA PESQUISA
FIXAÇÃO DE PLACAS PÉTREAS EM FACHADAS
As argamassas utilizadas para colagem de placas de pedra são as industrializadas, de obra e de porcelanato. O revestimento de pedra nas fachadas dos edifícios é muito valorizado pela sua estética imponente. Segundo Costa (2011), a característica da fixação indireta é através de elementos metálicos de sustentação que suportam forças verticais e horizontais, absorvendo os esforços sofridos pelo revestimento de lajes de pedra.
O projeto de recuperação inclui a remoção de todas as lajes de pedra existentes e a execução de um sistema de fixação indireta com estrutura auxiliar. No Brasil ainda é utilizado o sistema tradicional de fixação de telhas de pedra, pelos motivos já mencionados. De referir que as principais obras construídas até à década de 1980 utilizaram o método tradicional ou racionalizado de fixação das lajes de pedra nas fachadas.
ROCHAS
Rochas Naturais e Suas Características
- Rochas Ígneas
- Textura e Composição Mineral
- Classificação das Rochas Ígneas
A solidificação do magma em grandes profundidades cria as chamadas rochas plutônicas, como sienito, granito e gabro. Se a solidificação ocorre na superfície, as rochas são rotuladas como vulcânicas, sendo o basalto o representante mais conhecido, NETO (2008). Quando a solidificação do magma ocorre em profundidades intermediárias, as rochas resultantes são chamadas de hipoabissais (exemplo do dolerito).
Rochas ígneas formadas na superfície ou em pequenas bolsas magmáticas em profundidades rasas esfriam rapidamente, resultando em uma textura de grãos finos que às vezes são impossíveis de distinguir sem observação microscópica (textura afanítica).
CARACTERÍSTICAS DAS ROCHAS
Granitos
- Características Petrográficas do Granito Vermelho Brasília
- Características Petrográficas do Granito Preto Indiano
- Características Petrográficas do Granito Verde Labrador
Granito vermelho Brasília, rocha ígnea é extraído no município de Jaupací, Goiás, rocha de natureza ígnea, de baixa porosidade, classificada como sienogranito, NOGAMI (2013). 2015), em análise petrográfica do granito Vermelho Brasília, observou que ele contém um percentual de 18% de argilitas rosadas, raras partículas de cor creme. O Granito Negro Indiano, rocha metamórfica extraída no município de Vargem Alta, Espírito Santo, é classificado como um migmatito de estrutura dobrada e perfilada.
O granito Verde Labrador, uma rocha ígnea (plutônica) classificada como charconito não homogêneo discretamente gnaissicizado, é extraído no distrito de Baixo Guandu, CE.
PATOLOGIA DE DESCOLAMENTO
Este novo trabalho de análise de geometria de placas tem como objetivo analisar os resultados relacionados ao intertravamento de placas, adesão e promover maior segurança para placas fixadas diretamente na viga, entrando em uma área inexplorada onde outras formas não são possíveis foram levadas em consideração As características geométricas da pedra lajes permitem influenciar a adesão Além das propriedades físico-químicas das argamassas adesivas, um grande número de estudos tem sido realizado sobre a relação de aderência de argamassas - substratos e argamassas - revestimentos. 2015), utilizou o granito Vermelho Capão Bonito para testar o efeito das mudanças de temperatura na aderência de lajes de granito fixadas com argamassa a um revestimento externo com mudanças graduais de temperatura de 23 °C, 30 °C, 40 °C, 50 °C. e 60 °C, resultando em redução de 48% a 42% no grau de aderência, tanto para argamassas desenvolvidas em laboratório quanto para industrializadas, com probabilidade de fissuração na interface, indicando que o gradiente térmico afeta fortemente a perda de resistência à tração em a junção de lajes de pedra e argamassa.
Algumas outras pesquisas utilizando métodos matemáticos têm sido realizadas, especialmente em testes de aderência para argamassas, substratos e revestimentos, com o objetivo de identificar interferências na ligação de materiais e compreender as propriedades de cada material individual, as influências externas e seu comportamento em conjunto. .
FATORES QUE INTERFEREM NO DESCOLAMENTO DE PLACAS DE GRANITO
Rejunte e Juntas
As juntas de assentamento são aquelas que existem entre os painéis de um revestimento modular, que serão preenchidas com argamassa. Para Camposinhos (2009), o rejunte e o rejunte devem ser à base de elastômeros, do tipo poliuretano, cuja flexibilidade permite ao grupo equilibrar as tensões, absorvendo as deformações das lajes de pedra sem quebrar. A largura das juntas deverá ser maior quando as lajes de pedra apresentarem maiores dimensões e espessuras e deverá estar de acordo com as especificações do fabricante do material.
Para o dimensionamento das juntas é importante que a fachada dos painéis de pedra fique exposta a oscilações térmicas (coeficiente de dilatação térmica linear) de 0 °C a 50 °C, devido à deformabilidade resultante e outras cargas recebidas pelo revestimento camadas durante a vida do projeto.
METODOLOGIA
TRABALHOS DESENVOLVIDOS COM A UTILIZAÇÃO DE SIMULAÇÃO
Este capítulo descreve a metodologia utilizada para o desenvolvimento deste trabalho e a simulação do estudo de aderência em lajes de granito, utilizando elementos finitos, utilizando o programa ANSYS. Para promover o desprendimento das lajes de pedra nos revestimentos de fachadas, utilizou-se como parâmetro mais importante a força do vento, acrescida do peso das lajes, da ação do vento e do peso das lajes. A força do vento e sua velocidade devem ser levadas em consideração conforme ABNT NBR, sendo a análise inicial dada pelo gráfico isopleta (Figura 32), que mostra a velocidade do vento nas regiões do Brasil.
Os modelos foram analisados levando-se em consideração a ação do vento (sua velocidade) e a pressão de sucção, visto que é o que tem maior influência nas estruturas e no peso das telhas, além das características físico-mecânicas de cada tipo de granito escolhido para modelagem.
GEOMETRIA DAS PLACAS DE GRANITO
Foram feitas divisórias transversais em todas as camadas a partir dos perímetros das placas, com o objetivo de garantir a compatibilidade de contato entre as diferentes camadas (Figura 34). Este trabalho não levou em consideração o cálculo devido ao esforço do vento para chegar à espessura das lajes, pois foi determinado conforme recomendam as normas ABNT NBR e 13708:1996. Foi abolida a utilização de pinças metálicas para fixação recomendadas pela ABNT NBR item 5.3 para edificações com altura superior a 15 m para simular situação crítica.
As dimensões arbitradas para as telhas de geometria retangular tiveram que manter as dimensões comumente utilizadas em revestimentos de fachadas por serem mais fáceis de manusear.
DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO
A ANSYS já implementa as equações que regem o fenômeno analisado nos tipos de elementos utilizados e nas características dos materiais considerados. A entrada dos dados ocorre em uma sequência lógica, onde são inseridos a geometria das placas, propriedades mecânicas das placas, elementos intermediários, condições de contorno, geração e processamento da malha. Os modelos foram analisados levando em consideração a ação do vento (sua velocidade) com sucção e deposição em velocidade gradativa, o peso próprio das lajes (Tabela 12) e as propriedades físico-mecânicas de cada tipo de granito selecionado para simulação (Tabela 12).
DISCRETIZAÇÃO DO DOMÍNIO – MALHA GERADA
Para representar a ligação entre as camadas e o comportamento do conjunto foram utilizados pares de elementos de contato CONTA174 e TARGE170, configurados com a opção “bonded”. Os elementos de contato utilizam os mesmos nós de elementos sólidos já definidos para representar as camadas.
CONDIÇÕES DE CONTORNO E CARREGAMENTOS
A todo o domínio foi aplicada uma aceleração gravitacional de 9,8 m/s², que, juntamente com a massa específica informada (Tabela 12), constitui o peso da própria estrutura. Uma pressão de sucção é aplicada à superfície da parede, que corresponde à face externa da argamassa e dos elementos da placa.
SIMULAÇÃO 1
SIMULAÇÃO 2
As figuras abaixo mostram os resultados observados da velocidade do vento para a separação de painéis nos formatos retangular, “L” e “S”. Os deformados são ampliados aproximadamente 1000 vezes para permitir a visualização da descamação da placa. Neste conjunto de painéis retangulares, pode-se observar que quando foi aplicado um vento de 37 m/s, ocorreu deriva nas extremidades dos painéis adjacentes, rompendo-se os painéis na parte central do conjunto. (Figura 40).
No conjunto de tábuas em forma de “S”, com a aplicação de um vento com velocidade maior de 41 m/s (Figura 42), as tábuas adjacentes se soltaram e percebe-se que estão presas ao graute, o que contribui para estabilidade do sistema.
ANÁLISE FINAL
Quando as placas perdem a área de ligação mínima necessária para suportar as cargas, a convergência não linear da simulação interativa não é mais alcançada e o cálculo é, portanto, interrompido. O último valor de carga convergente é então assumido como sendo a condição de descolamento total iminente da placa (Figura 49). As Figuras 44, 45 e 46 mostram as áreas de destacamento que ocorrem entre a argamassa e as lajes adjacentes.
CASO 1
O conjunto de placas abaixo apresenta o fator de segurança para argamassa, que não leva em consideração aderência e apenas quebra interna. Nos modelos observa-se que a tensão máxima de fratura permitida para esta primeira análise é localizada, de modo que a estrutura (conjunto de placas) não é levada a um estado limite último. O limite de tração para adesão da argamassa só é ultrapassado nos cantos, onde se concentram as tensões devidas a outros elementos de ligação e maior energia do sistema. Portanto, este modelo específico mostra que esta análise é conservadora, onde estabelece um estado limite que é certo que se manterá. não pode ser alcançado, pois um ponto de desprendimento não resultará necessariamente no desprendimento de uma placa ou de seu conjunto.
Mesmo quando o desprendimento total é inevitável, as tensões calculadas são baixas, com grande margem de segurança em relação aos valores limites considerados (Tabela 12).
CASO 2
- Granito Vermelho Brasília
- Granito Preto Indiano
- Granito Verde Labrador
As figuras abaixo mostram que os resultados de tensão estão na proporção de 96,8% e 120% respectivamente nos formatos “L” e “S” em relação ao formato retangular. O granito Labrador Verde foi o que apresentou maior variação nos resultados, inusitadamente em associação com o formato “S”. Numa análise superficial, isto pode ser atribuído ao facto deste tipo litológico apresentar um módulo de elasticidade muito menor em comparação com outros granitos, o que leva a uma maior flexão, o que facilita a drenagem (Tabela 14), valores percentuais de 133% e 92% entre o formato “L” ou “S” conforme a geometria retangular.
O resultado em relação à geometria proposta revelou maior potencial de resistência à adesão para o modelo com geometria em forma de “S”, comprovando que diferentes formatos podem aumentar a resistência ao desprendimento pela ação do vento em condições críticas (adesão reduzida por fadiga).
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTURO
A escolha de testar modelos geométricos que não são normalmente usados foi entender o processo de ligação juntamente com a forma e as formas interligadas. No primeiro ensaio, a carga de vento foi aplicada até que a tensão ultrapassasse o valor determinado em 0,1 MPa, após o que o programa parou de funcionar, estabelecendo o limite final da adesão. Quanto aos tipos litológicos de granito, apresentam variações que podem perturbar a ligação e o comportamento do sistema.
Análises mais detalhadas e abrangentes utilizando o método dos elementos finitos (MEF) para outros tipos litológicos de granito, com interferência de dados regionais, incorporação de outros elementos que possam atrapalhar a aderência das lajes de pedra ao suporte, serão de grande valia como referência. padronização futura.
CONCLUSÃO
Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2010. Dissertação de Mestrado em Engenharia Geotécnica – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. Dissertações (Doutorado em Engenharia Civil) Universidade de São Paulo – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
Escola de Engenharia da Universidade de São Paulo – Escola de Engenharia de São Carlos – Departamento de Geotecnia., SP.
