Calculo Chumbadores

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CHUMBADORES1Antonio Carlos Reis Laranjeiras

Sumrio1. Introduo ................................................................................................................. 1 2. Tipos de chumbadores.............................................................................................. 2 3. Diferenas entre chumbadores adesivos e grauteados ............................................ 3 4. Dimensionamento dos chumbadores adesivos......................................................... 5 Fundamentos ............................................................................................................... 5 Chumbadores isolados ................................................................................................ 8 Chumbadores em grupo ............................................................................................ 11 Exemplo numrico ..................................................................................................... 14 5. Dimensionamento dos chumbadores grauteados ................................................... 16 Fundamentos ............................................................................................................. 16 Formas de ruptura dos chumbadores grauteados ..................................................... 18 Dimensionamento dos chumbadores isolados........................................................... 20 Influncia da distncia ao bordo ................................................................................ 22 Influncia do espaamento entre chumbadores ........................................................ 23

1. IntroduoO comportamento e o dimensionamento de chumbadores elementos de ao usados para transferir ao concreto foras de trao, de compresso, de corte ou corte associado com trao ou com compresso assunto que est a merecer discusso em nosso grupo, dado o seu crescente emprego em contraposio carncia de normatizao e de informao tcnica no ambiente de projeto. De fato, os chumbadores, atualmente, apresentam freqente e crescente uso entre ns, em ligaes das peas pr-moldadas de concreto, em ligaes de peas de ao com as de concreto, em reforos de estruturas e de fundaes, em implantao de arranques de pilares, em acrscimos em estruturas j prontas, etc. Para atender a essas necessidades diversas, h uma variada gama de chumbadores e produtosEsse texto uma compilao de mensagens enviadas ao grupo de discusso calculistas, em nov.,dez./20081

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associados disposio dos projetistas sem que esses disponham do respaldo de exigncias normativas, nem de procedimentos recomendados para o respectivo projeto. Pretendo fornecer uma viso geral e sucinta do estado da arte do projeto de chumbadores, como fundamento necessrio essa desejada discusso. Identificarei, inicialmente, os diversos tipos de chumbadores, destacando os de nosso uso, suas diferenas em comportamento e sugestes para seu dimensionamento e especificaes.

2. TiposdechumbadoresOs chumbadores podem ser classificados em dois grandes grupos: 1) os moldados in-loco, isto , instalados na pea antes da concretagem, e 2) os ps-instalados, isto aqueles que so assentados em furos feitos no concreto. A depender de como so fixados, distinguem-se os ps-instalados fixados (a) por dispositivos mecnicos do prprio chumbador; (b) por adesivos sintticos ou (c) por grautes, que estabelecem a aderncia entre o chumbador e o concreto, como ilustra a figura abaixo. O primeiro chumbador esquerda do tipo moldado-in-loco (cast-in-place); os dois seguintes so ps-instalados em furos e fixados por dispositivos mecnicos; os dois ltimos so tambm ps-instalados, mas fixados por aderncia ao concreto com auxlio de adesivos ou de grautes.

Os chumbadores moldados-in-loco e os ps-instalados com fixao mecnica j tm seus procedimentos normatizados na norma americana ACI 318-08, Apndice D, mas os demais - os ps-instalados com adesivos ou com graute justamente os que se 2

constituem o nosso grande campo de aplicao corrente, no possuem documentos normativos, nem procedimentos recomendados em nossa prtica profissional, do que resulta que seu projeto ainda feito entre ns de uma forma leiga, na base de informaes esparsas, pouco sistematizadas. A norma ACI 318-08 exclui explicitamente os chumbadores adesivos e os grauteados pelo fato de que o comportamento e a resistncia desses chumbadores dependem, basicamente, da qualidade e caractersticas da pluralidade de adesivos e grautes existentes, portanto de sua respectiva normatizao. O prprio conhecimento sobre esses chumbadores vem sendo consolidado apenas nos ltimos anos, com auxlio de um banco de dados internacional, para livre consulta e anlise dos inmeros resultados de ensaios j efetuados. O exposto permite-me limitar o objeto de nossa discusso ao projeto dos chumbadores adesivos (adhesive anchors) e dos grauteados (grouted anchors), j que os demais no sofrem da mesma carncia de informaes, nem so mesmo to usados entre ns como estes. Portanto, informo aos navegantes-leitores dessas notas que, daqui para frente, s irei referir-me a esses chumbadores. As barras de ao que constituem os chumbadores podem ser lisas, nervuradas ou rosqueadas. Essas barras, nos chumbadores grauteados, podem ter, opcionalmente, um elemento auxiliar de ancoragem na extremidade (headed anchors), assim como uma rosca na extremidade da barra rosqueada. Os chumbadores mais comuns entre ns so os constitudos das prprias barras nervuradas, retas, sem elementos de extremidade. Os furos no concreto dos chumbadores adesivos so sempre menores do que 1,5 vezes o dimetro da barra, geralmente 1,2 vezes, de acordo com as especificaes dos fornecedores dos adesivos, enquanto que os furos dos chumbadores grauteados so sempre iguais ou maiores do que 1,5 vezes o dimetro da barra. A presena de agregados finos, inertes, nos grautes associada s demais diferenas fsicas entre os adesivos estruturais e os grautes, exige dimetros maiores nos chumbadores grauteados.

3. DiferenasentrechumbadoresadesivosegrauteadosConforme j esclareci, os chumbadores ps-instalados e fixados nos furos por aderncia com o concreto podem ser classificados como chumbadores adesivos, quando fixados com auxlio de adesivos sintticos, e como chumbadores grauteados, quando fixados com auxilio de graute, sendo que os furos destes tm maiores dimetros, para um mesmo dimetro de chumbador. Os chumbadores adesivos utilizam resinas epxis ou polisteres ou sistemas hbridos, associados a agentes catalisadores. Entre ns, dispomos de resinas adesivas 3

para esse fim, fornecidas isoladas, sem o chumbador como, por ex., os Compound Adesivo da VEDACIT; os Sikadur da SIKA; os Lokfix da ANCHORTEC; os Concresive da DEGUSSA e de resinas fornecidas com o chumbador, identificados no mercado por chumbadores qumicos como, por ex., os da FISCHER, da NCORA, da HILTI caso este em que o fornecedor especifica dimetro dos furos e capacidade de carga prevista para o chumbador. Os furos dos chumbadores adesivos devem estar limpos e secos, antes da aplicao da resina, pois a presena de gua na interface da resina com o concreto prejudica as reaes qumicas entre o adesivo e o concreto. Aps injetado o adesivo, o chumbador introduzido no furo e a cura se completar em horas (12h?, a depender do produto). Os chumbadores grauteados utilizam dois tipos diferentes de graute: (a) base de polmeros, nos quais o aglomerante uma resina epxi, ou (b) base de cimento, aglomerante hidrulico. A diferena do graute sinttico para os adesivos sintticos que o graute tem a adio de agregados inertes, finos. Entre ns, so exemplos dos grautes polimricos, base epxi: o Conbextra EPR da ANCHORTEC; Sikadur 42 da SIKA; Masterflow 211 da DEGUSSA, entre outros. Entre os grautes cimentcios, so exemplos: o Fosgrout Plus da ANCHORTEC; os Sikagrout da SIKA; O Masterflow 320 Grout da DEGUSSA. O graute sinttico, do mesmo modo que no uso dos adesivos, ser aplicado em furos limpos e secos, ao contrrio do graute cimentcio, que ser aplicado em furos midos, saturados. Recomenda-se que, antes da aplicao do graute cimentcio, os furos permaneam cheios dgua por algumas horas (12h?). Outra diferena importante, que, enquanto o graute sinttico endurece em algumas horas, o graute cimentcio exige dias para ser submetido a cargas.

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Os chumbadores adesivos e os grauteados sintticos foram expostos a questionamentos, aps acidente ocorrido em 10 de julho de 2006, nos EEUU (bem recente, no?!). Nesta data, parte do teto de um tnel rodovirio (conhecido por Big Dig), em Boston, desabou sobre um carro em trnsito, causando a morte de um dos seus ocupantes. Uma investigao do rgo americano de segurana dos transportes, NTSB, concluiu que os chumbadores adesivos que suportavam o teto, ao serem submetidos a cargas permanentes, gravitacionais, foram sendo arrancados lentamente ao longo do tempo - em fenmeno que conhecemos por fluncia ou deformao lenta chegando ruptura e provocando o colapso verificado. Era realmente fato conhecido dos pesquisadores que os adesivos polimricos (epxis e polisteres) apresentam maior fluncia do que os produtos inorgnicos como o concreto. E que a adio de agregados (grautes) reduzia parcialmente essa diferena. O NTSB, em suas concluses, levantou questionamentos sobre a adequabilidade do uso de chumbadores adesivos (por extenso, chumbadores com grautes sintticos) em aplicaes que devem resistir a cargas permanentes. O NTSB constatou que, entre os projetistas e construtores (americanos), havia (em 2006!) falta de conhecimento sobre esse fenmeno nas ancoragens adesivas e dos riscos associados com seu uso em casos de cargas permanentes, alm de falta de normas de ensaio desses adesivos sob cargas permanentes. A comunidade da construo americana contraps que os chumbadores com uso de adesivos sintticos j tm cerca de 25 anos de aplicaes com sucesso, mas concordou que o seu comportamento sob cargas permanentes deveria ser melhor a