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Conhecimentos bsicos na tcnica de fixao

No somente no projeto e na montagem, como tambm na venda e na assessoria aos clientes, fundamental conhecer as variveis que condicionam o emprego e a escolha dos sistemas de fixao. Por isso aqui faremos uma exposio geral das noes relativas a esta tcnica.

1. Materiais (Base de ancoragem)A forma e o estado do material de construo sobre o qual efetuada a ancoragem determinam, de forma decisiva, a escolha do sistema de fixao.

1.1 ConcretoO grupo de concreto est constitudo por dois subgrupos: concreto leve e con-creto normal. O que distingue o primeiro do segundo so as adicionais leves que aquele incorpora, tais como: ridos ligeiros, argila expandida, Styropor etc. Os dois tipos fundamentais contam com cimento como material aglomerante. Devido aos elementos leves, que apresentam uma resistncia compresso inferior da brita do concreto normal, surgem dificuldades para a ancoragem de buchas e chumbadores.As cifras nas denominaes dos materiais de construo expressam a resistncia compresso. Por exemplo, B25 significa que dispomos de um concreto com uma resistncia compresso de 25 N/mm2, segundo normas alems. A capacidade de sustentao de um fixador para cargas pesadas (sobretudo se tratando de um chumbador) depende, entre outras coisas, da resistncia do concreto.

Tijolo e bloco oco ou perfurado silcio-calcrio

Tijolo e bloco oco ou perfurado

1.3 Placas e painis O terceiro grande grupo compreende materiais de paredes finas, que tambm apresentam freqentemente uma baixa resistncia (por exemplo, placas de gesso acartonado: Placo, Lafarge Gypsum, Knauf; Gyproc Norgips; placas de fibras com gesso: Fermacell, Rigicell, madeiras aglomeradas, chapas de fibras aglomeradas, madeiras compensadas etc.). Para estes mate-riais devem ser escolhidos fixadores que transmitam a carga por travamento, o que significa ancorar diretamente sobre a face interior da placa, no espao oco. Os fixadores adequados para tal fim recebem o nome genrico de buchas para materiais ocos.

2. Mtodos de perfurao conforme o material baseExistem quatro tipos diferentes:

Giro;Giro acompanhado de freqentes golpes de baixa intensidade efetuados com uma mquina com impacto;Giro acompanhado de golpes mais espaados, de alta intensidade. A mquina necessria para isto um martelo eletropneumtico.Outro procedimento o sistema de perfurao com diamante ou com coroa, que se utiliza fundamentalmente para a perfurao de orifcios de grande dimetro ou em zonas fortemente armadas.

1.2.3 Elementos macios de material porosoEstes elementos de construo apresentam na sua maioria uma baixa resistncia compresso e muitos poros. Tambm neste caso tm de ser empregados fixadores especiais com grande superfcie de expanso ou de unio por aderncia.

1.2.4 Elementos ocos de material poroso (tijolos ou blocos perfurados)Na maior parte dos casos apresentam baixa resistncia compresso, espaos ocos e poros. Com estes materiais necessrio ser especialmente cuidadoso na hora de escolher e colocar o fixador adequado. Podemos utilizar, por exemplo, fixadores com a zona de expanso mais comprida ou buchas com malha de unio por adaptao.

Bloco oco de concreto leve, por ex., de pomes ou de argila expandida.

1.2 Materiais para edificaesUma edificao se compe de tijolos ou blocos (peas de alvenaria) e concreto. Tm que ser considerados quatro tipos de peas de alvenaria:

1.2.1 Elementos macios de material compacto (tijolos macios)Estes materiais so muito adequados para a fixao de buchas e chumbadores, pois na sua maioria no apresentam nenhum orifcio e so muito resistentes compresso (tijolos ou blocos com um volume de orifcios abaixo do limite contemplado na norma so considerados macios).

1.2.2 Elementos ocos de material compacto (tijolos perfurados e ocos)Na sua maioria so fabricados com materiais da mesma resistncia compresso que os macios, porm dotados de orifcios. No caso de ter que transmitir cargas

considerveis a estes materiais, fixadores especiais tero que ser usados, por exemplo, que se travem nos orifcios ou que os preencham.

Tijolo ou bloco oco cermico determoargila (Unipor, Poroton)

1) Resistncia nominal medida em cubo, com dimenses 200x200x200 mm32) Resistncia nominal medida em cilindro, com dimetro de 150 mm e altura 300 mm3) Resistnsia nominal medida em cubo, com dimenses 150x150x150 mm3

DIN 1045 Resistncia do concreto B 15 B 25 B 35 B 45 B 55 BwN1) [N/mm2] 15 25 35 45 55ENV 206 Resistncia do concreto C12/15 C20/25 C30/37 C35/45 C45/55 fck, cyl2) [N/mm2] 12 20 30 35 45 fck, cubo3) [N/mm2] 15 25 37 45 55

Tijolo macio Tijolo macio silcio-calcrio

Bloco macio de concreto com ridos ligeiros, tijolo macio de argila expandida, por ex., Liapor, Leca.

Concreto celular (Ytong, Hebel, Siporex, Durox, Greisel).

p. ex.lck 5

lck 10

fck 55

p. ex.Lb 10

P 55

Classificao dos materiais de construo mais usuais

Concreto Materiais de alvenaria Placas

Concretoleve

Concretonormal

Elementosmacios de

material compacto

Elementosoos de material

compacto

Elementosmacios de

material poroso

Elementosocos de material poroso

Placas e quadros

p. ex.Tijolo maciosilco-calcrio( 1,0)

Tijoloocosilcio-calcrio(KSL)

p. ex.Concreto celular (G)

Bloco maciode concretoleve (V)

p. ex.Placas de gessoacartonado

Chapas aglomeradas e de fibras

Placas de fibras aglomeradas

p. ex.Tijolooco(HLz g

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Putz

Nutzlnge daVerankerungstiefe hv

Mtodos de perfurao

Giro Martelo Percusso

Montagem passante:Para montagens em srie e, especialmente para aquelas com mais de dois pontos de fixao por elemento a ser fixado, utiliza-se principalmente a montagem passante.Os furos no elemento a ser fixado podem ser usados como guia para a perfurao da base de ancoragem, j que seu dimetro igual queles efetuados sobre essa base.

3. Montagem3.1 Distncia at a borda e entre os eixos, espessura do elemento de construoPara evitar a perda de lascas e a formao de fendas e para poder suportar com fixadores a carga requerida, devero ser respeitadas as distncias at a borda e entre os eixos, assim como a largura e a espessura exigidas do elemento construtivo. No caso de buchas de nylon, para as quais no presente catlogo no figura dado algum a respeito, pode-se partir em geral de uma distncia at a borda de hv (hv = profundidade de ancoragem) e uma distncia entre os eixos de 2xhv.

3.2 Profundidade da perfuraoA profundidade da perfurao, salvo algumas excees, deve ser superior profundi-dade da ancoragem. Assim se dispe de espao para uma eventual acumulao de p resultante da perfurao e para o parafuso, no caso de este ltimo ultrapassar o extremo do fixador. Assegurando dessa forma o comportamento correto da ancoragem.

3.3 Limpeza da perfuraoDurante o processo de perfurao ou depois dele, o p resultante deve ser eliminado. Uma perfurao sem limpeza reduz a capacidade de carga! O efeito similar ao do cascalho solto na estrada.

3.4 Tipos de montagemMontagem no mesmo nvel da superfcieA bucha ou chumbador so fixados nvel da superfcie da base da ancoragem. O dimetro da perfurao maior na base de ancoragem que no objeto a fixar.

Processo de montagem:Trasladar as distncias dos furos do objeto a ser fixado base da ancoragem. Efetuar a perfurao, introduzir o fixador, fixar o objeto apertando os parafusos. Em montagens de elementos com trs ou mais pontos de fixao, um eventual desvio das perfuraes pode ser problemtico. Soluo: recorrer a fixadores de montagem passante.

O material base determina o mtodo de perfurao:Elementos macios de material compacto: percusso ou martelo.Tijolos ocos, materiais de baixa resistncia e concreto poroso: Somente giro para que o dimetro da perfurao no seja maior que o previsto e para que no sejam danificados os nervos nos tijolos ocos.Mais uma sugesto para a perfurao: se voc afiar uma broca de metal duro igual a uma broca de ao, perfurar mais rpido.

Ancoragem de insero a golpes fischer Bolt FB

Broca de metal duro afiada sem corte negativo

Broca standard de metal duro

Alm de uma maior facilidade de montagem, obtm-se uma melhor adaptao dos fixadores s suas perfuraes respectivas.O fixador ser introduzido no furo atravs do objeto a ser fixado, depois do qual se proceder a sua expanso.

3.4.2 Profundidade de ancoragemA profundidade de ancoragem hv corresponde distncia entre a superfcie da base de ancoragem e o final da zona expansvel, tanto para buchas de nylon quanto para chumbadores.

4. Proteo contra incndios Sempre que forem empregados buchas ou chumbadores para a fixao de elementos construtivos que devem possuir uma determinada resistncia ao fogo, normalmente ser considerado o comportamento perante o fogo de todo o conjunto, ancoragens includas, mediante o certificado de provas de um rgo de controle reconhecidamente competente. A bucha fischer para molduras apresentada como caso especial. Foi demonstrado, a partir de ensaios, que a zona de expanso da ponta de nylon, que se encontra na base da ancoragem, mantm-se em boas condies perante a ao do fogo durante 90 minutos em fixaes de fachada. Este comportamento est constatado no item 3.4 da homolo-gao correspondente. Por este motivo, no somente so empregadas buchas fischer para molduras em fachadas, como tambm, por exemplo, como fixao de portas

3.4.1 Mxima espessura a ser fixadaA mxima espessura a ser fixada corresponde normalmente espessura do objeto a ser fixado. Em montagem no nvel da base de ancoragem, pode variar de acordo com o comprimento do parafuso escolhido. Em montagem passante, ao contrrio, a mxima espessura a ser fixada dada pelo prprio fixador. Se a base da ancoragem est emboada ou revestida de material isolante, deveremos escolher um parafuso ou um chumbador de montagem passante, cuja mxima espessura a ser fixada corresponda como mnimo espessura desse revestimento mais o do elemento objeto da fixao.

Chumbador fischer EA para cargas pesadas

Ancoragem de alta resistncia fischer FH

Montagem a distncia:O elemento a ser fixado deve manter sua posio a uma distncia determinada da superfcie da base de ancoragem.Para tal fim, utilizam-se ancoragens metlicas com rosca interior para parafusos ou barras roscadas com porca e contraporca.

Emboo

Profundidade de ancoragem hv Mxima espessura a fixar da bucha universal fur

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corta-fogo. Tambm podemos empregar ancoragens-prego fischer para fixao de tetos auto-extinguveis, segundo norma DIN 4102 T4, sem a necessidade de testes prvios para este fim.

5. Proteo contra a corrosoA capa de zincado eletroltico, de proteo contra a corroso de chumbadores e para-fusos, apresenta uma espessura de 5 mm. A cor amarela deve-se ao bicromatizado adicional. Isto supe uma proteo satisfatria contra a corroso em locais fechados como, por exemplo, casas, escritrios, escolas, hospitais e centros comerciais (com exceo dos locais midos). A fischer oferece uma maior proteo contra a corroso em diversos chumbadores, mediante o zincado contra o fogo, com uma capa de 40 mm de espessura. Esta alternativa porm est s parcialmente contemplada na homologao. No caso dos chumbadores e as ancoragens se encontrarem ao ar livre ou em elementos construtivos onde o ar externo tem acesso (por exemplo, atrs de fachadas e aberturas ventiladas ou na maioria das garagens subterrneas), ou ento em quartos midos, o material deve ser ao inoxidvel A4 (1.4401 ou 1.4571). De todas as formas, em ambientes com alto contedo de cloro como, por exemplo, sobre guas cloradas de piscinas, no devem ser utilizados estes tipos de ao inoxidvel, devido ao perigo de corroso por tensofissurao.

6. Cargas

6.1 Magnitude e tipo de carga As cargas, assim como outras exigncias que entram em jogo na fixao de um elemento construtivo, so importantes tanto na eleio do fixador quanto as dimenses da base da ancoragem. Estas foras so caraterizadas por:

MagnitudeDireoPonto de aplicao

As foras se do em kN (quilonewton 1kN 100 kgf) e os momentos de flexo, em Nm (Newton-metro Nm 0,1 kgf).

6.2 Cargas de ruptura coeficientes de segurana cargas admissveisNo presente catlogo so citados diferentes tipos de carga:

a) Cargas de ruptura (valor mdio de um mnimo de 5 ensaios particulares efetuados sobre material sem fissuras). A falha pode sobrevir pelas seguintes causas: ruptura da base de ancoragem, extrao ou ruptura do fixador. (ver item 8)

b) Cargas de ruptura caractersticas (quartil de 5%, o que significa que em 95% dos casos, estas cargas so alcanadas ou ultrapassadas).

c) Cargas admissveis. Estas so cargas de uso, que incluem o correspondente coeficiente de segurana. Estas cargas esto includas no certificado de homologao do Instituto para a Tcnica da Construo de Berlim (Institut fr Bautechnick, Berlim) e somente tm vigncia quando so cumpridas as condies expressas na homologao.

Para determinar as cargas mximas de uso a partir de a) ou de b), se dividir a carga de ruptura por um coeficiente de segurana como, por exemplo, ocorre com um chumbador cuja carga de ruptura de 40 kN:

Recomendamos os seguintes coeficientes de segurana:

7. Classificao das ancoragens segundo sua forma de atuaoPara transmitir com segurana as cargas descritas base da ancoragem, podem ser utilizados diversos mecanismos de sustentao.

Mecanismo de sustentao Atuao Exemplos da srie fischer

a) a partir da mdia Chumbadores metlicos g 4 de cargas de ruptura: Buchas de nylon g 7 b) a partir do quartil de 5%: Buchas de nylon g 5

6.3 Carga de impactoUm caso especial dentro das cargas dinmicas constitudo pelas cargas de impacto. Devem ser consideradas em fixaes para recintos de proteo, tanto civis quanto militares, porm podem aparecer tambm em terremotos. Voc pode identificar os chumbadores homologados para o choque pela seguinte marca:

Unio por atrito A zona de expanso do fixador pressiona contra as paredes interiores do orifcio e suporta as cargas exteriores mediante ao atrito resultante.

Unio por adaptao A geometria do fixador se adapta forma da base da ancoragem ou do furo.

Unio por aderncia A unio entre o fixador e a base de ancoragem realizada mediante uma resina. RM FIS V

Exigncias que podem atuar sobre um fixador

Trao centralizada

Compresso

Cisalhamento

Trao oblqua(Trao centralizada + cisalhamento)

Trao oblqua a uma distncia e(Flexo + Trao centra- lizada + cisalhamento)Cisalhamento a uma distncia(Flexo + Cisalhamento)

FZA UX FIS V

Homologao para o choque, do Escritrio Federal para a proteo civil, Bonn

40 kN4Fuso = = 10 kN (1 kN 100 kgf)

~~

Carga de ruptura (F)Coeficiente de segurana ()Carga mxima de uso =

FH S

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8. Tipos de falhaA exigncia excessiva sobre uma fixao, uma execuo defeituosa ou uma base de ancoragem cuja capacidade de sustentao insuficiente podem conduzir falha de uma ancoragem com buchas ou chumbadores.

Tipo de falha Possveis causas Carga Z excessiva Resistncia insuficiente da base de ancoragem Profundidade de ancoragem insuficiente

Ruptura da base de ancoragem

Distncia entre eixos

Extrao do fixador

9. Fissuras9.1 Aparecimento de fissuras normal o aparecimento de fissuras no concreto. Estas podem surgir por causa das cargas, porm tambm devido retrao do concreto e a fatores externos, tais como terremotos. Qualquer tipo de carga (peso prprio, trnsito, vento etc.) que atue sobre um elemento de construo tem como conseqncias foras, tenses e deformaes.

Ruptura do fixador

Fracionamento do elemento construtivo

Elemento construtivo de dimenses pequenas demaisDistncias borda e entre eixos no respeitadasPresso de expanso excessiva

Falha da unio por atrito ou aderncia, devido a uma carga excessiva ou a uma montagem defeituosa

Resistncia do fixador ou do parafuso baixa demais para a carga aplicada

FZA

FH

10. A situao atual da certificao dos chumbadoresOs chumbadores regulamentados pelas normas gerais de certificao vigentes se subdividem nos seguintes grupos:1. Chumbadores para utilizao exclusiva em concreto permanentemente no

fissurado.2. Chumbadores para uso tanto em concreto fissurado quanto no no fissurado.3. Chumbadores para utilizao em concreto fissurado exclusiva para revestimento

de teto.Sistemas de chumbadores que sejam autorizados apenas para concreto no

fissurado apresentam srias perdas na capacidade de carga, com o surgimento de fissuras. Os chumbadores mencionados no item 2, contudo, esto em condies de se ps-expandir em fissuras que estejam se abrindo, ou seja, conseguem conservar sua capacidade de carga quase totalmente por acomodao.

Para a medio de chumbadores prprios para fissuras existem, atualmente, dois processos diferentes.

O processo - o mais comum - determina uma carga permitida para cada tamanho de chumbador, independente da direo e do tipo de carga.

Com o distanciamento reduzido entre eixos e cantos ocorre a reduo de carga por meio de especificaes de clculo menos simples.

Autorizaes baseadas na medio do mtodo CC - ainda mais recente - indicam a carga de ruptura caracterstica e dividida pelo sentido do esforo (trao ou cisalha-mento) para cada tipo de falha (falha no ao, arrancamento, quebra cnica do concreto). Com a ajuda de coeficientes divisores de segurana e extensas especificaes de medio e de acordo com o conceito do cdigo europeu, cada caso de ancoragem tem uma medio especfica. Uma desvantagem bvia o aumento dos clculos, mas esta desvantagem acaba sendo mais do que compensada em muitos casos pelo dimensionamento econmico dos chumbadores. O software COMPUFIX da fischer ajuda voc na medio.

Como fica muito invivel, quando no completamente impossvel, fazer uma prova com o concreto no fissurado quanto ao possvel surgimento de fissuras de retrao ou uma futura alterao da utilizao do edifcio, se recomenda a quem faz o planejamento colocar, de princpio, os chumbadores prprios para fissuras.

A utilizao dos chumbadores prprios para fissuras oferece ao usurio a segurana de ter escolhido, em princpio, um sistema de chumbadores apropriado para ancoragem em concreto.

11. Utilizao de chumbadores autorizadosNo geral, os chumbadores autorizados para construo deveriam ser sempre

empregados toda vez que uma falha na fixao oferecer perigo para a segurana ou ordem pblica, em especial vida, sade ou s condies naturais de vida.

Exemplos de reas de utilizao, nas quais os chumbadores autorizados deveriam ser utilizados para fixao, so as construes de base para fachadas, tetos rebaixados e todo tipo de ancoragem de carga pesada.

Nos casos em que no exista chumbadores autorizados pela fiscalizao para uma determinada base de ancoragem pode se fazer a verificao apropriada da capacidade de carga de um sistema de chumbadores atravs de ensaios do objeto. Antes do incio da montagem dos chumbadores recomendvel obter o consentimento dos casos individuais no rgo nacional competente.

No nosso exemplo, a flexo produz tenses de compresso (achatamento) na metade superior da seo da passarela e tenses de trao (alongamento) na metade inferior da mesma. Devido ao concreto no estar preparado para suportar esforos de trao, esta incumbncia passa a ser desempenhada por elementos de ao (armaduras). As barras de ao se alongam sem sofrer danos, porm, o concreto no pode se alongar de tal forma e se fissura num sem-fim de pequenas fendas que podem ser vistas claramente (abertura mx. admissvel: 0,4 mm). Desta maneira, se fala da zona de trao fissurada. Atravs de uma oscilao de cargas ou de quedas de temperatura tambm podem aparecer novas fissuras sobre um elemento construtivo submetido ao de cargas aps longo tempo.

9.2 Chumbadores metlicos apropriados para fissuras1. Chumbadores que, como a ancoragem Zykon, se fixam por

adaptao numa perfurao com o fundo cnico. Nestas ancoragens, o incremento do dimetro obtido na parte cnica impede a extrao da ancoragem, inclusive com a apario de novas fissuras. Esta ancoragem apresenta tambm um timo comportamento ante cargas de impacto.

2. Chumbadores que, sozinhos, se adaptam aos possveis aumentos de dimetro da perfurao devidos fissurao, graas a isso o cone penetra mais na ponta de expanso, aumentando assim o dimetro da ponta tambm. Este o caso da unio por atrito. Estes chumbadores tambm so adequados para a absoro de cargas de impacto.

Fissurao por tenses de trao

Fratura dedobra em forma de v

Tenso Zona detenso fissurada

Zona depresso

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