UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI
MÁRCIO CAMPOS CASTANHEIRA
ANCORAGENS
SÃO PAULO
2006
MÁRCIO CAMPOS CASTANHEIRA
ANCORAGENS
Trabalho de Conclusão de Curso
Apresentado como exigência parcial
Para a obtenção do título de Graduação
do Curso de Engenharia civil da
Universidade
Anhembi
Anhembi
Morumbi
Orientador: Professor Dr. Antonio Rubens Portugal Mazzilli
SÃO PAULO
2006
MÁRCIO CAMPOS CASTANHEIRA
ANCORAGENS
Trabalho de Conclusão de Curso
Apresentado como exigência parcial
Para a obtenção do título de Graduação
do Curso de Engenharia civil com
ênfase Ambiental da Universidade
Anhembi Morumbi
Trabalho___________________em:____de________________de 2006.
________________________________________
Antonio Rubens Portugal Mazzilli
________________________________________
Nome do professor da banca
Comentários:________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a minha mãe Maria e ao meu pai Fernando, que me deram
todo o apoio necessário para que eu pudesse concluir o curso de Engenharia Civil.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao meu professor orientador Dr. Antonio Rubens Portugal Mazzilli, por ter
me ajudado a concluir esse trabalho.
RESUMO
As ancoragens são usadas em todas as etapas de uma obra, desde a fundação até
a fase de acabamento. As ancoragens têm muitas aplicações em obras, com elas
consegue-se fixar desde quadros até lajes de concreto armado em paredes de
diafragma. O trabalho é desenvolvido com base em uma aplicação que é mais
comum em obras comerciais, à fixação de painéis pré-moldados para fachada. No
trabalho foi mostrada toda a fase de instalação, desde a execução do furo até o
arrancamento do chumbador e ao final foi feita uma comparação entre a ancoragem
química e a ancoragem mecânica.
Palavras Chave: Ancoragens. Obras. Chumbador.
7
ABSTRACT
Anchors are used in every step of a construction work, from groundwork to interior
finishing. Anchors have many applications in construction work. They can be used in
the fixation of panels as well as concrete slabs in diaphragm walls. The assignment is
developed based on an application more common in commercial woks, ranging the
fixation of pre-molded panels to the façade of a building. The assignment shows all
the installation phase, from the drilling to the uprooting of the fastening system, and
in the end a comparison was made between chemical and metal anchors.
Key words: Anchors; Fastening; Construction Works;
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 5-1 - Chumbador de expansão mecânica com rosca externa e rosca interna
(Hilti do Brasil, 2006) ..........................................................................................22
Figura 5-2 - Chumbador adesivo de material maciço e oco (Hilti do Brasil, 2006) ....23
Figura 5-3 - Chumbador de ampola que funciona por aderência (Hilti do Brasil, 2006)
...........................................................................................................................26
Figura 5-4 - Chumbadores que funcionam por base de suporte (Hilti do Brasil, 2006)
...........................................................................................................................26
Figura 5-5 – Chumbador tipo Bolt que funciona por atrito (Hilti do Brasil, 2006).......27
Figura 5-6 - Forças Atuantes em Chumbadores (Hilti do Brasil, 2005) .....................28
Figura 5-7– Força de Momento Fletor (Hilti do Brasil, 2005).....................................29
Figura 5-8 – Falha da Borda (Hilti do Brasil, 2005) ...................................................30
Figura 5-9 – Falha do Material do Chumbador (Hilti do Brasil, 2005)........................31
Figura 5-10 – Arrancamento do Chumbador (Hilti do Brasil, 2005)...........................31
Figura 5-11 – Cone de Arrancamento (Fisher Brasil, 2006) ......................................32
Figura 5-12 – Rachadura causada por um Chumbador (Hilti do Brasil, 2005) ..........32
Figura 5-13– Profundidade de Embutimento do Chumbador (Hilti do Brasil, 2005) ..35
Figura 5-14 – Espaçamento Crítico (Scr), entre Ancoragens (Hilti do Brasil, 2005)..36
Figura 5-15 – Cone de Arrancamento – Sobreposição (Hilti do Brasil, 2005) ...........37
Figura 5-16 – Distância da Borda (Hilti do Brasil, 2005)............................................38
Figura 5-17 – Cone de Arrancamento causado por falha do material base (Hilti do
Brasil,2005) ........................................................................................................38
Figura 5-18 – Gráfico que mostra o comportamento da carga estática e dinâmica
(Hilti do Brasil, 2005) ..........................................................................................40
Figura 6-1 - Chumbador de expansão por punção (Hilti do Brasil, 2005)..................42
Figura 6-2 - Chumbador de expansão por rosca (Ancora, 2006) ..............................43
Figura 6-3 - Chumbador com Rosca Externa (Hilti do Brasil, 2006)..........................44
Figura 6-4 – Modo de Instalação do Chumbador para cargas dinâmicas (Hilti do
Brasil, 2006) .......................................................................................................44
Figura 6-5 - Instalação de Resina Injetável (Hilti do Brasil, 2006) .............................45
Figura 6-6 – Colagem de vergalhões para a concretagem de viga em obra (Hilti do
Brasil, 2006) .......................................................................................................46
Figura 8-1 – Supermercado Baronesa em Mauá – SP (Leonardi Pré-Fabricados,
2006) ..................................................................................................................54
Figura 8-2 - Furação para a instalação dos chumbadores ........................................55
Figura 8-3 - Limpeza do furo com uma bomba de ar manual....................................56
Figura 8-4 - Término da limpeza do furo com uma escova de aço, com diâmetro um
pouco maior que o furo ......................................................................................56
Figura 8-5 - Desperdício do RE 500, para que a mistura fique 100% correta. ..........57
Figura 8-6 - Preenchimento do furo de dentro para fora até 2/3 de sua profundidade.
...........................................................................................................................57
Figura 8-7 - Colocação da barra roscada no furo, rosqueando a mesma em torno do
seu eixo..............................................................................................................58
Figura 8-8 - Chumbadores em processo de cura ......................................................59
Figura 8-9 - Colocação do Kwik Bolt III no furo. ........................................................60
Figura 8-10 - Expansão da ancoragem sendo feita com uma chave de boca...........60
Figura 8-11 - Ancoragens Kwik Bolt III, instaladas e prontas para receber cargas. ..61
9
Figura 8-12 - Carga atingida no primeir teste de arracamento da ancoragem Kwik
Bolt III .................................................................................................................61
Figura 8-13 - Chumbador arrancado no primeiro teste. ............................................62
Figura 8-14 - Carga atingida no segundo teste de arracamento da ancoragem Kwik
Bolt III .................................................................................................................62
Figura 8-15 - Ancoragem utilizada no segundo teste de arrancamento ....................62
Figura 8-16 – Colocação do macaco (1); começo do arrancamento (2); detalhe do
arrancamento (3); ancoragem arrancada (4). ....................................................63
LISTA DE QUADROS
Quadro 5-1 - Hit RE 500 Valores Permissíveis e Ùltimos de Aderência/Capacidade
de Concreto para Barra roscada HAS em Concreto não armado (Hilti do
Brasil, 2005/06) ..................................................................................................29
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ASTM
American Society for Testing and Materials
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
Ccr
Distância Crítica da Borda
Cmin
Distância Mínima especificada
fck
Resistência Característica do Concreto
kgf
Quilograma Força
kN
QuiloNewton
MPa
Mega Pascal
NBR
Norma Técnica Brasileira
Scr
Espaçamento crítico
LISTA DE SÍMBOLOS
ED
Distância entre a borda e o chumbador
F
Força combinada
N
Força de tração
V
Força de cisalhamento
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ...................................................................................................16
2
OBJETIVOS .......................................................................................................18
2.1 Objetivo Geral ....................................................................................................18
2.2 Objetivo Específico ............................................................................................18
3
MÉTODO DE PESQUISA ..................................................................................19
4
JUSTIFICATIVA .................................................................................................20
5
ANCORAGENS..................................................................................................21
5.1 Tipos De Chumbadores .....................................................................................21
5.1.1 Chumbadores De Expansão Mecânica ............................................................21
5.1.2 Chumbadores Adesivos ...................................................................................22
5.1.3 Chumbadores Para Serviços Pesados.............................................................23
5.1.4 Chumbadores Para Serviços Médios ...............................................................23
5.1.5 Chumbadores Para Serviços Leves .................................................................24
5.1.6 Chumbadores De Tração. ................................................................................24
5.1.7 Chumbadores De Cisalhamento ......................................................................24
5.1.8 Chumbadores De Compressão ........................................................................25
5.2 Método De Fixação De Chumbadores ...............................................................25
5.2.1 Aderência .........................................................................................................25
5.2.2 Base De Suporte ..............................................................................................26
5.2.3 Atrito .................................................................................................................27
5.3 Tipos De Carga Exercida Nos Chumbadores ....................................................27
5.3.1 Tração E Cisalhamento ....................................................................................27
5.3.2 Cargas Últimas E Cargas Permissíveis............................................................28
5.3.3 Momento Fletor ................................................................................................29
5.4 Ocorrências De Falha Do Chumbador ...............................................................30
5.4.1 Falha Da Borda ................................................................................................30
5.4.2 Falha Do Material Do Chumbador ....................................................................31
5.4.3 Arrancamento Do Chumbador..........................................................................31
5.4.4 Cone De Arrancamento....................................................................................32
5.4.5 Rachaduras ......................................................................................................32
5.4.6 Falha De Adesão..............................................................................................33
5.4.7 Tempo De Gel ..................................................................................................33
5.5 Condições De Carga Do Chumbador.................................................................33
14
5.5.1 Profundidade De Embutimento ........................................................................34
5.5.2 Espaçamento Entre Ancoragens......................................................................36
5.5.3 Distância Das Bordas .......................................................................................37
5.5.4 Resistência Do Concreto (Fck).........................................................................38
5.6 Influência Na Escolha Do Chumbador. ..............................................................39
5.6.1 Resistência A Vibração ....................................................................................39
5.6.2 Resistência À Corrosão....................................................................................40
5.6.3 Resistência À Temperatura ..............................................................................40
5.6.4 Capacidade De Carga Imediata .......................................................................41
6
MODOS DE INSTALAÇÃO ................................................................................41
6.1 Chumbadores Metálicos Com Rosca Interna.....................................................41
6.2 Expansão Por Esfera E Punção.........................................................................42
6.3 Expansão Por Cone E Rosca.............................................................................42
6.4 Chumbadores Metálicos Com Rosca Externa....................................................43
6.5 Chumbadores Adesivos De Ampola ..................................................................44
6.6 Chumbadores Adesivos Injetáveis .....................................................................45
6.7 Chumbadores Adesivos Injetáveis De Base Cimentícia.....................................45
6.8 Chumbadores Adesivos Injetáveis De Base Epóxi. ...........................................46
6.9 Chumbadores Adesivos Não Injetáveis..............................................................47
7
ENSAIOS EM CHUMBADORES QUÍMICOS.....................................................48
7.1 Requisitos Gerais. ..............................................................................................48
7.2 Procedimentos ...................................................................................................49
7.3 Ensaios ..............................................................................................................49
7.3.1 Ensaio Estático.................................................................................................49
7.3.2 Ensaio Sob O Efeito De Incêndio De Curta Duração .......................................50
7.3.3 Ensaios Sob O Efeito De Radiação..................................................................50
7.3.4 Ensaio Sob O Efeito De Congelamento E Descongelamento ..........................50
7.3.5 Ensaios Sob O Efeito De Ambiente Úmido Ou Submerso. ..............................51
7.3.6 Ensaio Sob E Efeito De Temperatura Elevada Em Amostras Curadas............51
7.3.7 Ensaio Sob O Efeito De Baixa Temperatura Durante A Cura. .........................52
8
ESTUDO DE CASO ...........................................................................................53
8.1 Supermercado Baronesa ...................................................................................53
15
9
COMPARAÇÃO E CRÍTICA...............................................................................65
10 CONCLUSÃO ....................................................................................................66
16
1 INTRODUÇÃO
A ancoragem está cada vez mais presente no dia a dia de um engenheiro, seja ele
civil, mecânico, elétrico ou hidráulico. Através da ancoragem é possível:
-
aumentar a produtividade;
-
diminuir os custos;
-
facilitar os serviços a serem executados.
No passado, para se fazer uma ancoragem quebrava-se a peça, no caso do
concreto, e fazia-se um “J” na armação ancorada. Esse “J” era amarrado na
armação já existente na peça que posteriormente seria concretada novamente. Já
no caso de estrutura metálica, soldava-se a peça a ser ancorada à peça da
estrutura. Com esse processo, a produtividade da obra era bastante reduzida, e no
caso das estruturas metálicas, para não haver o comprometimento da estrutura era
necessária uma mão-de-obra especializada para efetuar a soldagem.
Com o surgimento das ancoragens químicas e mecânicas, problemas como tempo,
produtividade e necessidade de mão-de-obra especializada diminuíram. Hoje o
tempo necessário para a execução desse tipo de serviço é bem menor se
comparado com o sistema tradicional, resultando em vantagens como:
- ganhar produtividade, pelo simples fato de não ter que quebrar a peça de concreto
e sim furar;
- a mão-de-obra não necessita de especialização, uma vez que uma pessoa com
pouco estudo pode facilmente fazer a instalação;
- a verificação pelo engenheiro responsável torna-se mais simples, fácil e rápida;
- o custo final da obra se torna bastante inferior comparado ao custo com o uso do
sistema tradicional, devido à redução gastos com a mão-de-obra.
17
Considerando que os engenheiros utilizam progressivamente sistemas de fixação
mais simples (no caso as ancoragens), e que a produtividade e redução de mão-deobra têm um peso considerável no custo total de um empreendimento, desenvolveuse uma pesquisa sobre esse tipo de fixação, que poderá facilitar e agilizar o trabalho
de muitos profissionais da área.
A pesquisa realizada aborda diversos tópicos, que vão desde a instalação da
ancoragem, até os cuidados a ter em consideração no momento do cálculo e de sua
colocação para que, com isso, se possa diminuir os problemas devido à má
instalação de uma ancoragem, seja ela mecânica ou química.
Ao final, é feita uma comparação entre ancoragem química e mecânica.
18
2 OBJETIVOS
Este trabalho, aborda ancoragens químicas, mecânicas e plásticas que são usadas
na construção civil, para diversos tipos de aplicações.
2.1 Objetivo Geral
O trabalho tem como objetivo geral, falar sobre as ancoragens usadas na construção
civil. Facilitar a ancoragem de vergalhões, ganchos e barras, quando não se é
possível deixar esses arranques no momento da execução dessas peças.
2.2 Objetivo Específico
Foram abordados dois tipos de ancoragem, e assim, estudar os métodos de fixação,
o modo de execução e os possíveis erros que podem ocorrer quando se instala uma
ancoragem. Ao final será feita uma comparação entre ancoragens químicas e
mecânicas. Na pesquisa também será incluída a norma brasileira para ensaios de
ancoragens, pois é o método mais seguro que temos para saber se uma ancoragem
atende aos valores de cargas de um projeto.
19
3 MÉTODO DE PESQUISA
As pesquisas foram efetuadas através de sites, catálogos e manual técnico de
empresas especializadas no assunto e material de cursos oferecidos por essas
empresas e normas técnicas sobre o assunto.
20
4 JUSTIFICATIVA
As ancoragens hoje em dia são extremamente importantes para a execução de uma
obra, seja ela de pequeno ou grande porte.
Como no Brasil, é pouca a literatura que contenha o assunto de ancoragens,
pretende-se elaborar um trabalho que possa auxiliar engenheiros civil, mecânico,
arquitetos e qualquer outro tipo de profissional.
21
5 ANCORAGENS
Ancoragens são elementos plásticos, químicos ou metálicos, que permitem fixar uma
peça a um tipo de material base, através de atrito ou adesão com as paredes do furo
ou base de suporte.
O desempenho seguro de uma ancoragem depende da seleção, do tipo e tamanho
correto do fixador. Um exemplo de fixação inadequada é o caso de um compressor
que é fixado com uma ancoragem que não suporta vibração: o compressor pode se
soltar facilmente. Um fixador pode se deteriorar e perder sua capacidade de
sustentação, se for escolhido ancoragem plástica para uma aplicação de
temperatura alta ou exposta a elementos úmidos. Deve-se também considerar a
resistência à corrosão ao selecionar a ancoragem. (Hilti do Brasil, 2005).
5.1 Tipos de Chumbadores
Para cada tipo de ancoragem existe um chumbador adequado de acordo, com o tipo
de material base, temperatura local, condições de carga, etc.
5.1.1 Chumbadores de Expansão Mecânica
Chumbadores de expansão mecânica (Figura 5-1), desenvolvem um poder de
fixação ao exercer uma força mecânica em furo pré-executado no material base.
Tais chumbadores encontram-se disponíveis tanto na forma de barras roscadas
quanto na de configurações de rosca interna ou de inserts (Hilti do Brasil, 2005).
22
Chumbadores de expansão mecânica na forma de barras roscadas são
tipicamente rosqueadas externamente, permanecem na superfície após a instalação
e podem ser inseridos através do artefato de ser chumbado. Se internamente
roscados, ou inserts, os chumbadores ficam nivelados com a superfície após a
instalação (Hilti do Brasil, 2005).
Figura 5-1 - Chumbador de expansão mecânica com rosca externa e rosca interna (Hilti do
Brasil, 2006)
5.1.2 Chumbadores Adesivos
“Chumbadores adesivos típicos contam com um aglutinante químico para aderir o
chumbador ao material base de concreto sólido ou de alvenaria”. (Hilti do Brasil,
2005, p. 3).
23
Existem também chumbadores químicos para materiais-base que são ocos por
dentro (Figura 5-2). Esse tipo de ancoragem, faz com que o adesivo comprima-se
para dentro dos vãos do material base, produzindo um efeito de base de suporte
único (Hilti do Brasil, 2005).
Figura 5-2 - Chumbador adesivo de material maciço e oco (Hilti do Brasil, 2006)
Os chumbadores adesivos, são usados em qualquer tipo de material base e podem
ser usados para a fixação de uma peça que exija pouco poder de sustentação até
peças que necessitam de chumbadores com cargas altas e vibratórias.
5.1.3 Chumbadores para serviços pesados
São os chumbadores que tem carga permissível maior que 10 KN. Esses
chumbadores, destinam-se a fixações de alta qualidade, em concreto armado (Hilti
do Brasil, 2005).
5.1.4 Chumbadores para serviços médios
São chumbadores que tem sua carga permissível
entre 1 KN e 10 KN. Esses
chumbadores são usados em ampla escala, pois sua instalação é simples e rápida
(Hilti do Brasil, 2005).
24
5.1.5 Chumbadores para serviços leves
São chumbadores que tem sua carga permissível menor que 1 KN. Esse tipo de
chumbador, é bastante usado para a fixação de peças leves como: mão-francesa,
corrimãos, etc, e podem ser usados em diversos tipos de material base, seja ele de
base oca ou maciça, pois esses chumbadores funcionam, tanto como base de
suporte, quanto por atrito (Hilti do Brasil, 2005).
5.1.6 Chumbadores de tração.
“Esses tipos de chumbadores devem ter a mesma direção de atuação da força de
tração”. (DNIT 2006, p. 3).
“No caso de um chumbador isolado, a carga deverá ser aplicada ao seu eixo e no
caso de um grupo de chumbadores a carga deverá ser aplicada ao seu centro de
gravidade”. (DNIT 2006, p. 3).
5.1.7 Chumbadores de cisalhamento
São os chumbadores embutidos na direção normal à superfície de concreto do
membro estrutural, com o objetivo de comportar cargas paralelas a esta superfície.
Conforme o, DNIT (2006), o chumbador de cisalhamento assemelha-se a uma barra
sobre apoio elástico, no bordo anterior surge um elevado pico de pressões, que
depende da rigidez à flexão e da resistência do chumbador.
A responsabilidade dos chumbadores pode ser minorada se a sua
finalidade é dar sustentação a uma cantoneira metálica soldada ou a um
consolo de concreto: ambas as peças, convenientemente coladas à
superfície do concreto do membro estrutural, dificultam seu rompimento,
25
aumentando a capacidade resistente dos chumbadores. (DNIT 082/2006
– ES, 2006, p. 4).
5.1.8 Chumbadores de compressão
Segundo, DNIT (2006), os chumbadores que trabalham com cargas de compressão,
são chumbadores de menor responsabilidade e utilizados em reforço de pilares. Os
furos desse chumbadores são executados nos blocos de fundação e nas sapatas, o
mais próximo possível às faces dos pilares.
O comprimento dos furos deve ser aproximamente igual ao comprimento
de ancoragem da armadura de reforço e seu diâmetro pelo menos 1cm
maior que o diâmetro da barra a ancorar. O furo, depois de previamente
limpo com jato de ar, deve ser totalmente preenchido por grout, antes da
fixação da barra, que expulsará o material excedente. (DNIT 082/2006 –
ES, 2006, p. 4).
5.2 Método de Fixação de Chumbadores
O poder de fixação de um chumbador é determinado:
- pela resistência do material base;
- pelo diâmetro e resistência do material do chumbador;
- pelo embutimento no material base;
- pelo principio de funcionamento do chumbador, que pode ser por atrito (fricção),
base de suporte e aderência. (Hilti do Brasil, 2005).
5.2.1 Aderência
“Obtém-se uma sustentação por aderência quando uma resina ou outro tipo de
material adesivo liga o chumbador ao material base” (Hilti do Brasil, 2005, p. 4).
26
A Figura 5-3, mostra como o chumbador químico age no material base.
Figura 5-3 - Chumbador de ampola que funciona por aderência (Hilti do Brasil, 2006)
5.2.2 Base de Suporte
A fixação por base de suporte dá-se em materiais ocos, isto é, quando o chumbador
é instalado em um bloco oco. Nesse caso ele se expande a um tamanho maior que o
do furo original (Figura 5-4). O principio de base de suporte é demonstrado ao
produzir-se uma força de sustentação no lado oposto do material base (Hilti do
Brasil, 2005).
Figura 5-4 - Chumbadores que funcionam por base de suporte (Hilti do Brasil, 2006)
27
5.2.3 Atrito
“Em uma sustentação por atrito, a pressão da expansão mecânica produz o atrito
entre o chumbador e os lados da superfície do furo” (Hilti do Brasil, 2005, p. 4).
Na figura 5-5 pode ser visto um chumbador que funciona por atrito.
Figura 5-5 – Chumbador tipo Bolt que funciona por atrito (Hilti do Brasil, 2006)
5.3 Tipos de Carga Exercida nos Chumbadores
As forças ou cargas aplicadas aos chumbadores podem ser classificadas em três
categorias: tração, cisalhamento ou momento fletor (Hilti do Brasil, 2005).
5.3.1 Tração e Cisalhamento
“A tração é a força que tenta puxar o chumbador para fora do furo”. (Hilti do Brasil,
2005, p. 5). A direção da seta “N”, na figura 5-6, é a carga de tração. O cisalhamento
é a força que tenta cortar o chumbador em direção perpendicular ao seu
comprimento. A direção da seta “V”, na figura 5-6, é a carga de cisalhamento (Hilti
do Brasil, 2005).
28
“A carga combinada ocorre quando a tração e o cisalhamento agem ao mesmo
tempo no chumbador. A seta “F” é um exemplo da carga combinada” (Hilti do Brasil,
2005, p. 5).
A figura 5-6, mostra as forças atuantes em um chumbador.
Figura 5-6 - Forças Atuantes em Chumbadores (Hilti do Brasil, 2005)
5.3.2 Cargas Últimas e Cargas Permissíveis
A segurança e o desempenho do chumbador são avaliados através de testes
adequados que visam estabelecer valores típicos de tração, cisalhamento e
momento fletor. A carga última é uma medição do valor máximo que o chumbador
agüenta até falhar, os testes são realizados de acordo com um método de teste
padrão da indústria (ASTM E488). Fatores de segurança são aplicados aos valores
últimos de teste para que se chegue a carga permissível (Hilti do Brasil, 2005).
29
A carga permissível é a maior carga que se deve aplicar ao chumbador durante o
uso normal. (Quadro 5-1).
Diâmetro da
Ancoragem
Pol. (mm)
3/8
½
5/8
¾
7/8
1
1¼
HIT RE 500 Aderência/Capacidade Permissível
em Concreto
Profund. de
Embutim.
(mm)
44
86
114
57
114
152
73
143
190
86
172
229
101
200
267
114
229
305
143
286
381
Tração
Corte
HIT RE 500 Aderência/Capacidade Última em
Concreto
Tração
Corte
13.8 MPa
kN
27.6 MPa
kN
13.8 MPa
kN
27.6 MPa
kN
13.8 MPa
kN
27.6 MPa
kN
13.8 MPa
kN
27.6 MPa
kN
2.9.
9.7
10.8
5.0
18.0
21.2
7.5
29.2
32.6
10.3
38.6
46.2
13.4
55.6
65.4
17.5
61.6
80.2
25.6
109.5
151.8
4.9
11.5
11.5
8.7
23.5
23.9
13.5
32.7
33.4
20.1
47.8
57.8
25.2
70.6
72.0
37.5
77.2
79.8
57.0
140.7
156.9
3.9
9.3
15.2
7.9
16.6
27.0
9.0
25.9
42.3
12.2
37.3
60.9
17.2
50.8
76.3
21.5
66.4
108.2
31.7
103.7
169.1
5.5
13.2
21.5
11.1
23.4
38.3
12.7
36.7
59.8
17.2
52.8
86.1
24.3
71.8
107.8
30.4
93.8
153.0
44.9
146.6
239.1
11.5
39.0
43.1
20.2
72.0
84.9
30.1
116.7
130.3
41.1
154.3
184.8
53.5
222.3
261.7
70.2
246.4
320.9
102.5
437.9
607.3
19.4
46.0
46.0
35.0
93.8
95.7
54.2
130.9
133.7
80.4
191.4
231.3
100.8
282.5
287.9
150.2
309.0
319.1
228.1
562.6
627.6
11.7
28.0
45.7
23.6
49.8
81.2
26.9
77.8
126.8
36.6
112.0
182.6
51.5
152.4
228.8
64.4
199.1
324.6
95.2
311.1
507.3
16.5
39.6
64.6
33.4
70.4
114.8
38.1
110.0
179.3
51.7
158.4
258.3
73.0
215.5
323.5
91.1
281.5
459.1
134.7
439.9
717.4
Quadro 5-1 - Hit RE 500 Valores Permissíveis e Ùltimos de Aderência/Capacidade de Concreto
.
para Barra roscada HAS em Concreto não armado (Hilti do Brasil, 2005/06)
5.3.3 Momento Fletor
O momento fletor é definido como uma carga de cisalhamento agindo à distância d
da superfície do material base, mostrado na figura 5-7. (Hilti do Brasil, 2005).
Figura 5-7– Força de Momento Fletor (Hilti do Brasil, 2005)
30
5.4 Ocorrências de Falha do Chumbador
Segundo Hilti do Brasil (2005), quando se excede à carga última de um chumbador
em concreto, podem ocorrer sete tipos de falhas diferentes, resumidamente:
- O arrancamento que ocorre quando o material do chumbador falha;
- O material base falha, ou a adesão ao material base falha;
- As quebras, fragmentação e rachaduras na borda ocorrem quando a capacidade
de tração do material base é superada.
5.4.1 Falha da Borda
A distância de borda é a “distância lateral ou a distância do eixo do chumbador até a
borda mais próxima do membro estrutural” (DNIT 2006, p. 2). A distância de borda
também é a “mínima distância entre o eixo do chumbador e os pontos de apoio ou
de reação do dispositivo de ensaio”. (DNIT 2006, p. 2).
A falha ocorre quando o chumbador é instalado próximo à borda livre ED (Figura 58), o que causará a ruptura do material base.
Chumbadores exercendo ampla pressão para expansão ou chumbadores sujeitos a
forças de cisalhamento excessivas também podem apresentar esse tipo de falha
(Hilti do Brasil, 2005).
Figura 5-8 – Falha da Borda (Hilti do Brasil, 2005)
31
5.4.2 Falha do material do chumbador
Esse tipo de falha ocorre quando se excede a capacidade última do material do
chumbador com a carga aplicada (Figura 5-9). Isto é típico em chumbadores com
grandes embutimentos ou com uma pequena área de aço (Hilti do Brasil, 2005).
Figura 5-9 – Falha do Material do Chumbador (Hilti do Brasil, 2005)
5.4.3 Arrancamento do Chumbador
Esse tipo de falha costuma ocorrer nos chumbadores mecânicos que trabalham por
atrito. O arrancamento se dá quando a força exercida é maior que o atrito produzido
pelo mecanismo de expansão. (Hilti do Brasil, 2005).
A Figura 5-10, mostra um chumbador mecânico sendo arrancado por uma força
maior que sua capacidade.
Figura 5-10 – Arrancamento do Chumbador (Hilti do Brasil, 2005)
32
5.4.4 Cone de Arrancamento
Esse tipo de falha ocorre quando a carga “z” mostrada na figura 5-11, é exessiva, a
resistência da base de concreto é insuficiente e a profundidade de ancoragem é
insuficiente. (Fischer Brasil, 2006).
Figura 5-11 – Cone de Arrancamento (Fisher Brasil, 2006)
5.4.5 Rachaduras
“Um chumbador colocado e carregado em uma unidade de material base de
espessura e largura insuficiente ou resistência insuficiente pode causar a rachadura
do material base” (Hilti do Brasil, 2005, p. 6).
Veja a figura 5-12, que mostra uma rachadura causada por um chumbador.
Figura 5-12 – Rachadura causada por um Chumbador (Hilti do Brasil, 2005)
33
5.4.6 Falha de Adesão
Dá-se quando a carga colocada sobre o chumbador é maior que a aderência
produzida pela ancoragem química. Isso pode ocorre em cargas consideravelmente
abaixo da carga última, quando o furo não foi limpo adequadamente antes da
aplicação da resina (Hilti do Brasil, 2005).
5.4.7 Tempo de Gel
O tempo de gel, existe somente nas ancoragens químicas. Esse é o tempo que se
tem para fazer qualquer tipo de acerto na barra roscada ou vergalhão fixado sem
que a fixação fique comprometida.
O tempo de gel varia de ancoragem química para ancoragem química. Dependendo
de sua composição, esse tempo é maior ou menor.
Caso não se respeite o tempo de gel de uma ancoragem química, a mesma tem
grandes probabilidades de falhar.
5.5 Condições de Carga do Chumbador
Os fundamentos de uma fixação de chumbador baseiam-se no inter-relacionamento
de várias condições de carga. Os fatores básicos que determinam o poder de
sustentação incluem:
-
a profundidade de embutimento;
-
o espaçamento;
-
as distâncias das bordas;
-
o fck do concreto;
34
-
o diâmetro do chumbador. (Hilti do Brasil, 2005).
5.5.1 Profundidade de Embutimento
“A profundidade de embutimento representa a distância da superfície do material
base até a parte mais profunda do chumbador. Isso vale para quando o chumbador
já estiver colocado no furo, mas ainda não se tenha expandido”. (Hilti do Brasil,
2005, p. 7).
Para cada tipo de chumbador, é necessária uma profundidade de
embutimento mínima para que um chumbador seja instalado e continue
sendo confiável. Chumbadores embutidos menos que o embutimento
mínimo exigido pode sobrecarregar o material base durante a expansão do
chumbador (Hilti do Brasil, 2005, p. 7).
Segundo DNIT (2006), o embutimento efetivo do chumbador químico quando se
quer que ele comporte cargas de tração, deve ser igual ou maior do que 20 (vinte)
diâmetros da barra ou vergalhão, o espaçamento mínimo entre eles tem que ser
igual a duas vezes o embutimento efetivo e a distância mínima de borda tem que ser
igual ou maior que uma vez o embutimento efetivo. Para os outros chumbadores o
espaçamento mínimo deve ser de quatro vezes o embutimento efetivo e a distância
mínima de borda deve ser igual ou maior que duas vezes o embutimento efetivo.
Conforme DNIT (2006), o embutimento efetivo do chumbador químico quando ele
atua com cargas de cisalhamento, deve ser igual ou maior há 20 (vinte) diâmetros da
barra ou vergalhão, o espaçamento mínimo entre eles tem que ser igual a quatro
vezes o embutimento efetivo e a distância mínima de borda tem que ser igual ou
maior que duas vezes do embutimento efetivo. Para os outros chumbadores a
distância mínima de borda deve ser igual ou maior a duas vezes o embutimento
efetivo e a distância entre os chumbadores deve ser igual ou maior a uma vez o
embutimento efetivo.
35
Quando se chega a um certo nível de embutimento, a carga última não pode mais
aumentar, pois o material do chumbador está no seu limite e como conseqüência ele
irá romper.
Com isso se tem que, a carga última de uma fixação depende da
capacidade do material do chumbador, do material base e da profundidade de
embutimento (Hilti do Brasil, 2005).
Na figura 5-13 é mostrada a profundidade de embutimento de um chumbador.
Figura 5-13– Profundidade de Embutimento do Chumbador (Hilti do Brasil, 2005)
A profundidade de embutimento influencia no poder de sustentação de um
chumbador. Quando a profundidade de embutimento aumenta, a carga da
ancoragem é transmitida a um volume maior do material base. Como
conseqüências, podem ser obtidas cargas maiores. Em outras palavras, a carga
última aumenta à medida que a profundidade de embutimento aumenta, e também
quando um concreto de maior capacidade é usado (Hilti do Brasil, 2005).
36
5.5.2 Espaçamento entre Ancoragens
O espaçamento crítico (Scr) é o espaçamento suficiente entre chumbadores, que
deve ser mantido entre chumbadores adjacentes para que se obtenha a capacidade
máxima de sustentação de carga do chumbador (Figura 5-14). Quando se tem o
espaçamento crítico e aplica-se a carga última do chumbador, um cone inteiro de
concreto se desprende do material base, que é conhecido como cone de
arrancamento (Hilti do Brasil, 2005).
“O espaçamento entre dois chumbadores é medido entre seus eixos e também é a
distância mínima entre os pontos de apoio ou de reação do dispositivo de ensaio,
em milímetros”. (DNIT, 2006, p. 3)
O cone de arrancamento é a área de concreto ao redor do chumbador que resiste a
pressão transmitida através dele. Quanto mais profundo for o embutimento do
chumbador maior é o cone de arrancamento, e conseqüentemente maior terá que
ser o espaço entre as ancoragens (Hilti do Brasil, 2005).
Figura 5-14 – Espaçamento Crítico (Scr), entre Ancoragens (Hilti do Brasil, 2005)
Se a instalação do chumbador for executada sem obedecer ao espaçamento crítico
à capacidade de carga do chumbador é influenciada pelo o outro chumbador. Com
37
isso o poder de carga de cada chumbador diminui, pois eles contam com o
mesmo pedaço de concreto para o seu poder de sustentação (Hilti do Brasil, 2005).
Quando não se respeita à distância entre os chumbadores especificada, o material
base pode ser destruído quando o chumbador for solicitado. (Hilti do Brasil, 2005).
A figura 5-15, mostra o cone de arracamento causado por dois chumbadores que
foram instalados muito próximos.
Figura 5-15 – Cone de Arrancamento – Sobreposição (Hilti do Brasil, 2005)
5.5.3 Distância das Bordas
Um chumbador tem sua capacidade de carga diminuída quando o chumbador é
instalado muito próximo à borda de uma peça de concreto, (Figura 5-16). Para essa
distância não influenciar no desempenho do chumbador, deve-se respeitar a
distância mínima especificada para cada tipo de chumbador (Cmim), “essa distância
varia de acordo com o chumbador escolhido” (Hilti do Brasil, 2005, p.10).
38
Para que se tenha a máxima capacidade de sustentação de carga do chumbador,
o cone de arrancamento não deve sobrepor à borda, essa distância é chamada de
distância crítica de borda (Ccr). (Hilti do Brasil, 2005).
Figura 5-16 – Distância da Borda (Hilti do Brasil, 2005)
5.5.4 Resistência do Concreto (fck)
Quando se instala um chumbador em um material base com a capacidade de carga
menor do que a do chumbador e se expõe esse chumbador a sua carga máxima, o
“material base tenderá a falhar e soltar um cone de concreto quando sujeito à força
de tração” (Hilti do Brasil, 2005, p. 10).
A figura 5-17, mostra o cone de arrancamento causado por falha do material base
devido à instalação de um chumbador com a capacidade de carga maior.
Figura 5-17 – Cone de Arrancamento causado por falha do material base (Hilti do Brasil,2005)
39
5.6 Influência na Escolha do Chumbador.
Existe quatro fatores de desempenho que devem se levados em consideração
quanto à escola de um chumbador:
-
a consideração da resistência à vibração do chumbador;
-
a resistência à corrosão;
-
a resistência à temperatura; (Hilti do Brasil, 2005).
5.6.1 Resistência a Vibração
“A carga imposta a um chumbador pode ser prolongada, caracterizada por uma
ausência de variação, ou variável, em função do tempo”. (Hilti do Brasil, 2005, p. 11).
Existem dois tipos de cargas:
- as estáticas, que são predominantemente estáveis e aplicadas geralmente em
uma velocidade lenta e continua, até se tornarem constantes com o passar do
tempo.
- as cargas dinâmicas, que são as vibratórias e tem suas forças aplicadas em várias
velocidades, que continuam mudando com o passar do tempo (Hilti do Brasil, 2005).
40
A figura 5-18, mostra o comportamento da carga dinâmica e estática.
Figura 5-18 – Gráfico que mostra o comportamento da carga estática e dinâmica (Hilti do
Brasil, 2005)
”As cargas vibratórias podem causar fadiga do metal do chumbador, falha de
retenção ou porcas frouxas (para barras roscadas)” (Hilti do Brasil, 2005, p. 11). Os
chumbadores adesivos são os mais indicados para esse tipo de situação.
5.6.2 Resistência à Corrosão
“A corrosão é a reação do metal com o meio ambiente. Normalmente, a corrosão é
de natureza eletroquímica, no que diz respeito aos chumbadores. Deve existir um
condutor iônico, denominado eletrólito, para que a corrosão eletroquímica ocorra”
(Hilti do Brasil, 2005, p. 11).
5.6.3 Resistência à Temperatura
Com o aumento da temperatura, a capacidade de carga dos chumbadores plásticos
e adesivos diminui pois, muitos chumbadores adesivos ou plásticos podem
amolecer. Neste caso adota-se os chumbadores metálicos, pois resistem melhor a
altas temperaturas (Hilti do Brasil, 2005).
41
5.6.4 Capacidade de Carga Imediata
Ocorre quando se pode carregar o chumbador imediatamente após a sua instalação,
fazendo com que isso não prejudique a sua capacidade de carga. Os chumbadores
mais indicados para essa situação, são os chumbadores mecânicos, pois, os
chumbadores adesivos necessitam de um determinado tempo para que se possa
carregar o chumbador com sua carga de atuação. (Hilti do Brasil, 2005).
6 Modos de Instalação
Existem diversos tipos de chumbados, e cada chumbador tem um modo de
instalação diferente.
6.1 Chumbadores Metálicos com Rosca Interna
Esses chumbadores, são bastante utilizado por profissionais de instalações
hidráulica, elétrica, de elevadores, ar condicionado e etc, pois, na maioria das vezes
se precisa de pouca carga de sustentação, mas o carregamento do chumbador tem
que ser imediato, ou seja, os chumbadores adesivos são a melhor opção, pois,
necessitam de um determinado tempo para sua cura.
A instalação desse tipo de chumbador se dá de dois modos:
- expansão por punção;
- expansão por rosca.
42
6.2 Expansão por Esfera e Punção
O chumbador de expansão por punção tem uma espera interna, que expande
através de um golpe de punção.
Para a instalação, se faz um furo do diâmetro externo do chumbador, depois o
mesmo é colocado no furo e com um punção se faz a expansão. Essa expansão se
dá internamente. (Figura 6-1).
Figura 6-1 - Chumbador de expansão por punção (Hilti do Brasil, 2005)
6.3 Expansão por Cone e Rosca
Nesse chumbador existe um cone em uma de suas extremidades com uma rosca
interna.
43
A instalação é feita do mesmo modo que o chumbador de expansão por punção, a
única diferença é o tempo de instalação, pois para a expansão desse tipo de
chumbador ficar correta, tem que se rosquear a barra roscada que fica no cone do
chumbador, fazendo com que o cone se encaixe no chumbador, causando o atrito
entre o chumbador e as paredes do furo. (Figura 6-2).
Figura 6-2 - Chumbador de expansão por rosca (Ancora, 2006)
6.4 Chumbadores Metálicos com Rosca Externa
Os chumbadores com rosca externa, são utilizados para serviços que se requer
desde, cargas médias até cargas altas, pois, estão disponíveis em diversos
diâmetros e sua instalação é simples, porém, requer alguns cuidados.
Para instalação desse tipo de chumbador, existe um fator importantíssimo para que
a capacidade de carga na fique prejudicada. O diâmetro do furo tem que ser
exatamente o mesmo diâmetro do chumbador, pois se o furo for maior que o
chumbador, o mesmo tende a rodar dentro do furo não havendo o atrito necessário
entre o chumbador e as paredes do furo.
44
Conseqüentemente haverá diminuição da carga do chumbador. (Figura 6-3).
Figura 6-3 - Chumbador com Rosca Externa (Hilti do Brasil, 2006)
6.5 Chumbadores Adesivos de Ampola
Os chumbadores de ampola são bastante utilizados para fixação de equipamentos,
escada, pontes rolantes e outros objetos que tenham vibração constante.
A instalação desse chumbador requer cuidados para que sua capacidade de carga
não seja afetada causando a falha do chumbador. Esse chumbador normalmente é
usado para fixação de barras roscadas.
Primeiro se faz um furo do mesmo diâmetro da ampola, limpa-se muito bem o furo,
coloca-se a ampola dentro do furo, e com um assessório de colocação, engata-se a
barra roscada no martelete. Depois a barra é colocada no furo, fazendo com que a
barra triture a ampola fazendo a mistura dos componentes químicos de dentro do
mesmo. (Figura 6-4).
Quando não se respeita o modo de instalação desse chumbador, a fixação fica
totalmente comprometida.
Figura 6-4 - Modo de Instalação do Chumbador para cargas dinâmicas (Hilti do Brasil, 2006)
45
6.6 Chumbadores Adesivos Injetáveis
Existem dois tipos de chumbadores injetáveis: os de base cimentícia, e os epóxi,
porém seu modo de instalação é igual, mudando somente sua capacidade de carga
e situação na hora da instalação.
6.7 Chumbadores Adesivos Injetáveis de Base Cimentícia.
Os chumbadores de base cimentícia são bastante utilizados para situações onde,
não se tem presença de água ou umidade e há um acompanhamento constante da
instalação.
A instalação requer cuidados como:
- a limpeza do furo;
- a ausência de umidade ou água;
- o diâmetro do furo correto.
Para a instalação, se faz o furo no material base, se limpa o furo, coloca-se a resina
de dentro do furo para fora, até que o furo esteja preenchido em 2/3 de sua
profundidade, para que na hora da colocação da barra ou vergalhão, a resina não
seja desperdiçada. (Figura 6-5).
Figura 6-5 - Instalação de Resina Injetável (Hilti do Brasil, 2006)
46
Se alguns desses fatores não forem levados em conta na hora da instalação o
chumbador tende a falha com a aplicação da carga.
6.8 Chumbadores Adesivos Injetáveis de Base Epóxi.
Esses chumbadores são bastante utilizados para situações onde, se precisa atingir
cargas altas, mas não se tem boa condição na hora da instalação, como por
exemplo, obras onde não se tem uma mão de obra especializada, as condições de
execução nem sempre são adequadas e não se está livre da presença de água ou
umidade. (Figura 6-6).
A instalação requer cuidados como:
- a limpeza do furo;
- o diâmetro do furo, que tem que ser um diâmetro acima do diâmetro do vergalhão;
A grande vantagem desse tipo de resina, é que, a aplicação pode ser feita com o
furo úmido ou submerso.
A instalação se dá do mesmo modo do chumbador de base cimentícia, pois, se trata
de uma resina injetável.
Figura 6-6 - Colagem de vergalhões para a concretagem de viga em obra (Hilti do Brasil, 2006)
47
6.9 Chumbadores Adesivos não injetáveis.
Esses chumbadores, também necessitam de ter a região de aplicação bem limpa e
isentas de pó e água. Ele é fornecido em duas latas que compõem sua embalagem
e para que sua mistura fique homogênea, o conteúdo das duas latas tem que ser
dosado na proporção correta. Para que isso aconteça, tem que se misturar todo o
conteúdo das duas latas. Ao final da instalação a resina que sobrar terá que ser
desperdiçada, pois, depois de misturado os dois componentes a resina não pode ser
guardada.
Como esse tipo de adesivo não é injetável, a colocação dele no furo torna-se difícil,
pois o operador tem que “derramar” a resina, dentro do furo, o que ocasiona muita
perda. Também existe o problema de o vergalhão não estar totalmente envolvido
pela resina dentro do furo, pois o furo não fica totalmente preenchido no momento
da colocação da resina, isso acaba reduzindo os valores de carga do chumbador.
48
7 Ensaios em Chumbadores Químicos.
A norma ABNT NBR 15049:2004, é aplicável a todos os adesivos utilizados para
ancorar barras de aço ou vergalhões de armaduras, em concreto ou em alvenaria
estrutural. Os métodos de ensaios aplicam-se ao chumbadores químicos. Não são
aplicáveis a ancoragens em zona de tração, nem em alvenaria não estrutural.
As forças usuais aplicadas durante os ensaios são de, tração, cisalhamento ou
combinação destes dois esforços. (ABNT 2004).
Os ensaios são feitos com o objetivo de obter dados para a especificação e projeto
de um determinado tipo de ancoragem. (ABNT 2004).
Na pesquisa foram citados os ensaios que mais se aplicam a realidade de um
engenheiro, embora a norma aborde diversos tipos de ensaios estáticos e
dinâmicos.
7.1 Requisitos Gerais.
O fabricante deve fornecer as propriedades físicas, mecânicas e químicas do
sistema de ancoragem. (ABNT 2004).
O equipamento de instalação, as instruções e os procedimentos, devem ser os
especificados pelo fabricante, se houver qualquer desvio em relação as instruções
do fabricante, os mesmos devem ser mencionados no relatório. (ABNT 2004).
49
7.2 Procedimentos
Na avaliação dos chumbadores de adesão química em concreto, a resistência à
compressão do concreto deve ser de 20 MPa +/- 3 MPa, a não ser que seja
especificado outro valor. (ABNT 2004).
Segundo, ABNT (2004), deve-se esperar a cura do concreto em uma temperatura de
24°C +/- 5°C, antes da instalação do chumbador.
7.3 Ensaios
Existem diversos tipos de ensaios a serem feitos nos chumbadores químicos. Na
pesquisa ser abordado dos ensaios estáticos, de fadiga, de simulação sísmica, sob
efeito de incêndio de curta duração, sob efeito de radiação, sob efeito de
congelamento e descongelamento, sob efeito de ambiente úmido ou submerso, sob
o efeito de temperatura elevada em amostras curadas, sob o efeito de baixa
temperatura durante a cura e ensaio de deformação lenta. (ABNT 2004).
Para garantir que a falha ocorra no adesivo, deve-se utilizar um aço de resistência
superior a da resina, para evitar que o aço falhe ante da resina. O embutimento deve
ser de 115 mm +/- 2,5 mm. (ABNT 2004).
7.3.1 Ensaio estático
Conforme, ABNT (2004), os chumbadores devem ser ensaiados com os
embutimentos mínimo e máximo, se houver diferença superior a nove vezes o
diâmetro entre os embutimentos máximo e mínimo, terá que se fazer um ensaio com
embutimento intermediários. Os ensaios de cisalhamento com embutimentos
maiores podem ser excluídos se o aço falhar antes da resina.
50
7.3.2 Ensaio sob o efeito de incêndio de curta duração
De acordo com a, ABNT (2004), o objetivo deste ensaio é, determinar o
desempenho do chumbador quando submetido a temperaturas variáveis no tempo.
Para a execução do ensaio deve-se utilizar uma placa ou um prisma de ensaio de
1X1 metro, para permitir uma resposta realista do concreto quanto a exposição a
temperatura do incêndio na vizinhanças do chumbador. Durante o ensaio, deve-se
submeter os chumbadores a uma carga de tração constante. Esta carga deve ser
25% da carga última média. Manter o carregamento enquanto a temperatura é
aumentada de acordo com a curva tempo x temperatura. Anotar a temperatura e
deslocamento de um em um minuto até ocorrer a falha do chumbador. (ABNT 2004).
7.3.3 Ensaios sob o efeito de radiação.
Este ensaio é feito para verificar a resistência à radiação do adesivo.
Expor os chumbadores de amostra a radiação “gama” de 2x10E7 “rads” no mínimo,
conduzir o ensaio de tração e comparar os resultados dos chumbadores irradiados
com os resultados dos ensaios de referência. (ABNT 2004).
7.3.4 Ensaio sob o efeito de congelamento e descongelamento
O ensaio de congelamento e descongelamento é conduzido da seguinte forma:
Cobrir a superfície da placa de concreto com uma lâmina d´ água potável com uma
altura mínima de 12mm em torno dos chumbadores, com um raio mínimo de 76mm.
Fazer o carregamento do chumbador com uma carga de tração constante e igual a
40% da carga última média do ensaio de referência, no mínimo. A carga deve ser
51
mantida durante os ciclos de congelamento e descongelamento. No final de 50
ciclos completos dos ensaios de tração, comparar os resultados com os ensaios de
referência. (ABNT 2004).
7.3.5 Ensaios sob o efeito de ambiente úmido ou submerso.
Este ensaio serve para, avaliar o desempenho do chumbador em um ambiente
úmido ou submerso, casos bastante comuns em construção civil.
O ensaio é feito com os furos no material base submersos durante 7 (sete) dias,
depois desse período a água do material base é retirada antes da instalação dos
chumbadores, ficando assim as paredes dos furos úmidas. Conduz-se o ensaio de
tração até a falha do chumbador e então se compara os resultados com o ensaio de
referência. (ABNT 2004).
7.3.6 Ensaio sob e efeito de temperatura elevada em amostras
curadas.
Este ensaio ser para a simulação de placas de fachadas em pré-moldado, fixados
com chumbadores químicos.
Segundo a, ABNT (2004), deve-se ensaiar na temperatura mínima de 21°C, na
temperatura máxima de 82°C ou mais alta e em 3 (três) ou mais níveis
intermediários.
Aquecer e manter os chumbadores na temperatura estabelecida para o ensaio por
no mínimo 24 (vinte e quatro) horas. Remover os chumbadores da câmara de
aquecimento e imediatamente providenciar o ensaio de tração, com o objetivo de
garantir que os chumbadores permaneçam nas temperaturas estabelecidas. Plotar
um gráfico decrescente representando a mudança percentual do desempenho,
comparada com a resistência a temperatura de 21°C. (ABNT 2004).
52
7.3.7 Ensaio sob o efeito de baixa temperatura durante a cura.
Este ensaio serve para avaliar o desempenho do chumbador durante sua cura em
regiões ou estações muito frias.
Antes da instalação dos chumbadores, tem que se condicionar à barra e a placa de
concreto a temperatura desejada e manter essa temperatura por no mínimo 24
horas. Remover os chumbadores da câmara fria e imediatamente, se faz o ensaio
dos mesmos. Comparar os ensaios com as cargas obtidas no ensaio com a
temperatura a 21°C. (ABNT 2004).
53
8 ESTUDO DE CASO
O caso estudado foi um ensaio feito numa fábrica de pré-moldados. Neste caso, o
chumbador foi usado para fixação de painéis pré-moldados, através de barras
roscadas, que serviram para o fechamento externo do Supermercado Baronesa
localizado no município de Mauá / SP.
O estudo de caso, mostra toda a execução da demonstração, dos tipos de
ancoragens solicitadas pela empresa de pré-fabricados, desde a furação do material
base até o arrancamento dos chumbadores.
8.1 Supermercado Baronesa
O supermercado baronesa é um dos maiores supermercados do município de Mauá
na cidade de São Paulo.
O próprio supermercado resolveu fazer um investimento na construção de uma loja
de 5.813,62 m², situada no centro de Mauá. A mesma foi projetada em estrutura de
concreto armado pré moldado e a empresa que fabricou as peças pré-moldadas foi a
Leonardi Pré-Fabricados, situada na Av. Aricanduva, 9.110, em São Paulo – SP.
(Figura 8-1).
A Leonardi Pré-Fabricados tem como principal atividade a fabricação e montagem
de estruturas pré-fabricadas, e naquela ocasião estava com um projeto de um
supermercado situado na cidade de Mauá / SP.
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Tratava-se de uma obra que consistia na estrutura com peças pré-fabricadas e no
fechamento externo com painéis pré-moldados, de acordo com informações
fornecidas pela Engenheira da Leonardi Pré-Fabricados.
Figura 8-1 – Supermercado Baronesa em Mauá – SP (Leonardi Pré-Fabricados, 2006)
A fixação desses painéis, foi executada com chumbadores, já que na fabricação das
peças da estrutura (pilares e vigas), não foi possível deixar os elementos para a
fixação dos painéis.
A Hilti do Brasil, foi chamada até o escritório da Leonardi Pré-Fabricados, e em uma
reunião entre o departamento técnico de vendas da Hilti do Brasil e o departamento
de Engenheira da Leonardi Pré-Fabricados, foram esclarecidas as dúvidas
suscitadas pelos produtos. Nomeadamente,
os chumbadores (mecânicos e
químicos). Depois de conhecer a linha de produtos e esclarecidas as eventuais
dúvidas, a Engenheira Leonardi Pré-Fabricados, solicitou uma demonstração dos
produtos que seriam eventualmente utilizados na execução da obra. O técnico de
vendas, entrou em contato com o departamento de Engenharia da Hilti do Brasil e
solicitou o acompanhamento na demonstração dos produtos.
Foram requisitadas as demonstrações de dois tipos de produtos: o RE 500 e o Kwik
Bolt III, tendo sido analisados os seguintes itens:
- Instalação;
- valores de cargas.
No dia 29/07/2005, o departamento técnico de vendas e de Engenharia da Hilti do
Brasil, compareceram nas instalações da Leonardi Pré-Fabricados, para a
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demonstração dos produtos, solicitada pela Engenheira da Leonardi PréFabricados. Nesse dia foram instalados, os chumbadores químico RE 500 com
barras roscadas de 5/8” e 3/4", e os chumbadores mecânicos Kwik Bolt III com os
diâmetros de 5/8” e 3/4", em uma viga de concreto protendito fornecida pela
Leonardi Pré-Fabricados, nas próprias instalações da empresa de pré-moldados e
todos os chumbadores foram instalados de acordo com o manual do fabricante.
Foram feitos os devidos furos no material base, com o diâmetro especificado pelo
fabricante e profundidade calculada pelo projetista ou especificada pelo fabricante.
(Figura 8-2)
Figura 8-2 - Furação para a instalação dos chumbadores
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Depois de executado o furo, procedeu-se à limpeza do mesmo com uma bomba
de ar manual e uma escova de aço com diâmetro ligeiramente maior que o furo, a
fim de eliminar qualquer tipo de resíduo que pudesse permanecer no furo e alterar o
resultado da demonstração. (Figura 8-3 e Figura 8-4).
Figura 8-3 - Limpeza do furo com uma bomba de ar manual
Figura 8-4 - Término da limpeza do furo com uma escova de aço, com diâmetro um pouco
maior que o furo
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A próxima etapa foi o desperdício da resina química nesta situação, o RE 500,
para que a mistura do produto ficasse homogênea, pois tratava-se de um produto bicomponente. (Figura 8-5).
Figura 8-5 - Desperdício do RE 500, para que a mistura fique 100% correta.
Após a mistura homogênea do produto, foi feita a injeção dentro do furo,
preenchendo 2/3 deste para evitar o desperdício de produto, no momento da
colocação da barra roscada. (Figura 8-6).
Figura 8-6 - Preenchimento do furo de dentro para fora até 2/3 de sua profundidade.
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Em seguida, procedeu-se à colocação das barras roscadas no furo, sempre
rosqueando a barra em torno de seu eixo, para que a barra fique totalmente
envolvida pela resina. (Figura 8-7).
Figura 8-7 - Colocação da barra roscada no furo, rosqueando a mesma em torno do seu eixo.
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Após essa seqüência de procedimentos os chumbadores estão instalados. É
importante não movimentar as barras depois que o tempo de gel da resina estiver
esgotado, pois se isso acontecer a fixação ficará prejudicada, podendo muitas vezes
não atingir os valores de cargas desejados. (Figura 8-8).
Figura 8-8 - Chumbadores em processo de cura
No caso da ancoragem mecânica, o Kwik Bolt III, foi necessária uma marreta para a
sua instalação a fim de colocar o chumbador dentro do furo, e uma chave de boca
para fazer a expansão do mesmo. (Figura 8-9 e Figura 8-10).
60
Para esse tipo de ancoragem, não é necessário o tempo de cura e não existe
tempo de gel, podendo assim ser carregada imediatamente após a instalação.
Figura 8-9 - Colocação do Kwik Bolt III no furo.
Figura 8-10 - Expansão da ancoragem sendo feita com uma chave de boca.
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Feita a expansão dos chumbadores, estes estão prontos para receber suas
respectivas cargas. (Figura 8-11).
Figura 8-11 - Ancoragens Kwik Bolt III, instaladas e prontas para receber cargas.
Na semana seguinte no dia 01/08/2005, os funcionários da Hilti do Brasil, retornaram
até a Leonardi Pré-Fabricados, para fazer o arrancamento das ancoragens
instaladas no dia 29/07/2005.
Utilizou-se um macaco hidráulico com capacidade para 12 toneladas força. A
primeira parte do teste de carga, foi feita com as ancoragens mecânicas. Na primeira
tentativa atingiu-se o valor de
carga de 8340 Kgf e deu-se o arrancamento da
ancoragem. (Figura 8-12 e Figura 8-13).
Figura 8-12 - Carga atingida no primeiro teste de arracamento da ancoragem Kwik Bolt III
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Na segunda tentativa obteve-se um valor de carga de 9710 Kgf e ocorreu o
escoamento e ruptura do material do chumbador. (Figura 8-14 e Figura 8-15).
Figura 8-13 - Chumbador arrancado no primeiro teste.
Figura 8-14 - Carga atingida no segundo teste de arracamento da ancoragem Kwik Bolt III
Figura 8-15 - Ancoragem utilizada no segundo teste de arrancamento
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A segunda parte do teste de arrancamento, foi efetuada com a ancoragem
química RE 500. Os resultado obtido foram mais altos, pois tratava-se de uma
ancoragem química, e como referido anteriormente no trabalho, esse tipo de
ancoragem atinge cargas de valores mais elevados.
Neste caso foram feitos seis testes de arrancamento, três deles com barras
roscadas de 5/8” e os restantes três com barras roscadas de 3/4".
O arrancamento das barras de 5/8”, atingiram uma carga superior ao que a barra
comportaria, pelo qual o resultado foi o escoamento e ruptura do aço. A Figura 8-16,
ilustra o procedimento adotado, desde a colocação do macaco até o arrancamento.
Figura 8-16 – Colocação do macaco (1); começo do arrancamento (2); detalhe do arrancamento
(3); ancoragem arrancada (4).
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“Nas ancoragens de 3/4”, não foi possível fazer o arrancamento, uma vez que o
macaco atingiu a sua capacidade máxima e na ausência de necessidade de ocorrer
o arrancamento, devido ao fato de as cargas especificadas no projeto serem
menores do que as dos testes realizados adotou-se como carga atingida, 12.000
quilogramas força. O resultado final para essa ancoragem foi o macaco ter atingido
sua capacidade máxima.
Desse modo, foram executados os devidos testes, conforme solicitado pela
Engenheira da Leonardi Pré-Fabricados.
O resultado final
cumpriu as expectativas da Engenheira da Leonardi Pré-
Fabricados, situando-se inclusive acima do especificado em projeto.
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9 COMPARAÇÃO E CRÍTICA
De acordo com o que foi referido no trabalho e provado no Estudo de Caso, as
ancoragens químicas atingem valores de cargas maiores em relação às ancoragens
mecânicas, mas em contrapartida, requerem muito mais cuidados na sua instalação.
Portanto, se o operário encarregado da instalação, não tiver treino específico e o
engenheiro de campo, não proceder com uma fiscalização intensiva, podem ocorrer
erros que prejudicariam o desempenho da ancoragem.
A ancoragem química deve ser usada sempre que for necessário atingir altas
cargas, pois além de terem custos mais elevados, é também necessário um certo
tempo para que a sua cura ocorra. Nesses casos, não é possível o recurso a uma
ancoragem mecânica, uma vez que sua capacidade de carga é inferior a ancoragem
química. Acresce ainda o fato de que as ancoragens mecânicas não podem ser
usadas nos casos em que o elemento de fixação é um vergalhão, porque se trata de
um tipo de ancoragem que está disponível somente em barras roscadas, e no caso
dos vergalhões deseja-se que eles sejam embutidos no furo, o que não pode ser
feito quando se usa uma ancoragem mecânica, pois, o furo já está preenchido pela
barra roscada.
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10 CONCLUSÃO
Como visto, as ancoragens hoje em dia são fundamentais para uma obra. Com elas
os engenheiros economizam tempo e conseqüentemente diminuem o custo da obra
não prejudicando a qualidade do serviço. Os operários também trabalham de uma
forma mais profissional não se expondo tão facilmente a acidentes de trabalho.
Viu-se que os métodos de instalação precisam ser seguidos de acordo com o
fabricante, pois, se alguma dessas etapas não for concluída com perfeição, os
valores de carga reduzem-se bruscamente podendo até ocasionar a falha do
chumbador.
Os métodos de ensaios que existem na norma brasileira citada, são adequados às
condições e ao clima do país, e por isso, é muito importante exigir relatórios de
ensaios realizados por um laboratório competente antes de se especificar qualquer
tipo de ancoragem em um projeto.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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<http://www.ancora.com.br/a2/catalogo/chcba.htm>. Acesso em: 23 abr. 2006.
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de adesão química instalados em elementos de concreto ou de alvenaria estrutural –
determinação do desempenho. São Paulo: 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14827. Chumbadores
instalados em elementos de concreto ou de alvenaria – determinação da resistência
a tração e ao cisalhamento. Rio de Janeiro: 2002.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM 370. Standard test
methods of steel product.: 1992.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT
082 – ES. Furos no concreto para ancoragens de amaduras – Especificação de
Serviços. Rio de Janeiro: 2006.
FISCHER BRASIL. Ancoragem. Disponível em: <http://www.fischerbrasil.com.br/
Pdf/servicos.pdf>. Acesso em: 03 ago. 2006.
HILTI DO BRASIL. Princípios da Ancoragem. Apostila de Treinamento Interno. São
Paulo, 2005.
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HILTI DO BRASIL. Ancoragem. Disponível em: <http://www.hilti.com.br>. Acesso
em: 24 jul. 2006.
LEONARDI PRÉ-FABRICADOS. Obras. Disponível em: http://www.leonardi.com.br>.
Acesso em: 09 set. 2006.