INTRODUÇÃO                     

As armaduras pós-instaladas desempenham um papel crucial na construção, permitindo a ligação entre elementos de betão executadas em diferentes fases. São amplamente utilizadas em intervenções de reforço, reabilitação e ampliação de estruturas existentes, assegurando a integridade estrutural sem necessidade de demolição. Tipicamente, esta solução consiste na instalação de varões nervurados em furos no betão, previamente preenchidos com um sistema de ancoragem química compatível com a aplicação. Os varões pós-instalados reproduzem o comportamento das armaduras pré-embebidas no betão, criando ligações monolíticas que permitem uma transferência eficaz de esforços.

Aplicação de varões pós-instalados

A segurança e o desempenho das armaduras pós-instaladas dependem da combinação entre o projeto e os requisitos do local de obra. A avaliação destas soluções, realizada através dos Organismos de Avaliação Técnica do EOTA (TABs), garante a equivalência de desempenho entre varões pós-instalados e pré-betonados em termos de tensão de aderência e curvas de carga-deslocamento, sob diferentes parâmetros de ensaio. Apenas sistemas avaliados e aprovados devem ser utilizados em dimensionamentos em conformidade com as normas vigentes. Existem diversos métodos de cálculo previstos em normas (Eurocódigos) e em relatórios técnicos de referência (EOTA Technical Reports), que consideram as várias ações atuantes nos distintos tipos de aplicação de soluções pós-instaladas. Ignorar qualquer um destes critérios pode conduzir à falha da ligação, vida útil insuficiente ou desempenho inseguro face aos requisitos de projeto e condições de obra previstos.

Enquanto projetista, é fundamental considerar o método de instalação, a sua qualidade e outras condições de obra, uma vez que estes fatores podem influenciar tanto os resultados do dimensionamento como a eficácia da instalação. O procedimento correto para a execução de varões pós-instalados envolve, tipicamente, as seguintes etapas:

• Marcação e posicionamento dos varões pós-instalados
• Preparação da superfície do material base
• Perfuração
• Escarificação dos furos no caso de utilização de caroteadora
• Limpeza dos furos
• Injeção do químico e introdução do varão

Neste artigo, comparamos sistemas de químico de injeção epóxi, inorgânicos e híbridos. Apresentamos ainda algumas considerações sobre três condições em obra que influenciam o comprimento de embebimento e o desempenho das soluções:

• Temperatura do material base durante a instalação
• Condições de humidade do material base
• Método de perfuração

Estes fatores devem ser considerados na seleção do químico adequado a cada aplicação. Este artigo pretende apoiar no dimensionamento de varões pós-instalados, garantindo que a solução esteja preparada para as condições reais em obra, bem como evidenciar as vantagens face a outras soluções alternativas.

CONDIÇÃO EM OBRA 1: TEMPERATURA DO MATERIAL BASE DURANTE A INSTALAÇÃO

A temperatura do material base (betão) durante a instalação dos varões influencia dois parâmetros fundamentais do produto: o tempo de trabalho (working time) e o tempo de cura.

Diferentes obras podem exigir químicos com diferentes tempos de cura

O tempo de trabalho inicia-se imediatamente após a injeção e corresponde ao período durante o qual o varão deve ser introduzido no furo, podendo ainda ser ajustado. Após o término do tempo de trabalho, os elementos instalados não devem ser movimentados até que o tempo de cura total seja cumprido, salvo indicação em contrário nas instruções do fabricante. Se o químico curar demasiado rápido a temperaturas elevadas, pode não existir tempo suficiente para o instalador introduzir corretamente o varão no furo. Caso a instalação ultrapasse o tempo de trabalho definido, o varão poderá não ficar corretamente instalado, comprometendo o desempenho da solução. Este parâmetro depende das características do produto e da temperatura do material base: quanto mais elevada a temperatura, menor o tempo de trabalho, e vice-versa.

Os químicos epóxi, como Hilti HIT-RE 500 e Hilti HIT-RE 100, oferecem um tempo de trabalho superior ao dos sistemas híbridos, sendo habitualmente designados de químicos de “cura lenta”. Por esta razão, geralmente são mais adequados para obras localizadas em regiões de clima quente e/ou para varões de grande diâmetro com profundidades de embebimento elevadas, onde é necessário mais tempo para concluir a instalação.

Um sistema híbrido que apresenta um tempo de trabalho adequado mesmo em condições de temperaturas elevadas e grandes profundidades de embebimento (significativamente superior ao de outros híbridos e próximo do desempenho dos epóxis) é o Hilti HIT-HY 200-R, tornando-o adequado para uma vasta gama de aplicações em betão.

O tempo de cura corresponde ao período necessário para que o sistema desenvolva a sua capacidade resistente total. Tal como o tempo de trabalho, depende da temperatura do material base: temperaturas mais baixas resultam em tempos de cura mais prolongados. Se o químico curar demasiado lentamente a baixas temperaturas, poderá haver atrasos significativos no cronograma da obra e perda de produtividade. Em condições de furos húmidos, o tempo de cura dos químicos tende a aumentar consideravelmente. Os sistemas híbridos caracterizam-se, em geral, por tempos de cura mais rápidos, podendo ser a melhor opção para aumentar a velocidade de instalação e, consequentemente, a produtividade em obra. Estes produtos são especialmente indicados para aplicações com diâmetros de varão pequenos a médios, profundidades de embebimento reduzidas a médias, baixas temperaturas e condições húmidas. Por este motivo, os químicos híbridos são frequentemente designados como sistemas de “cura rápida”, como é o caso do Hilti HIT-HY 200-R, HIT-HY 200-A V3 e HIT-HY 170.

É essencial salientar que a temperatura do cartucho de químico deve ser devidamente controlada para salvaguardar o desempenho do produto. Os químicos de injeção devem ser mantidos dentro do intervalo de temperatura especificado na respetiva Avaliação Técnica Europeia (ETA), de forma a assegurar a reação adequada após a mistura e o desenvolvimento da tensão de aderência prevista em projeto.

CONDIÇÃO EM OBRA 2: HUMIDADE DO MATERIAL BASE (BETÃO)

A presença de humidade durante a instalação pode afetar a tensão de aderência ao betão envolvente, reduzindo a capacidade resistente do sistema. Em obra, durante a perfuração, podem verificar-se três condições de humidade do material base (betão), conforme ilustrado abaixo:

Betão seco Betão húmido (saturado) Furo preenchido com água

Apenas alguns químicos de injeção disponíveis no mercado estão qualificados para aplicação em furos húmidos ou preenchidos com água, podendo ainda apresentar fatores de redução da tensão de aderência e limitações quanto ao intervalo de diâmetros de varão admissíveis em função das condições de humidade. Deve ser consultada a respetiva ETA do produto para verificar as aprovações relativas às condições de humidade e os diâmetros de varão admissíveis para o método de perfuração considerado. O químico de injeção Hilti HIT-RE 500 está aprovado para as três condições de humidade do betão (seco, húmido e com água no furo) em ligações com varões pós-instalados.

CONDIÇÃO EM OBRA 3: MÉTODO DE PERFURAÇÃO

Os varões pós-instalados requerem, tipicamente, profundidades de embebimento elevadas para satisfazer os requisitos de comprimento de amarração. As ferramentas de perfuração distinguem-se principalmente pelo peso, energia de impacto, rotação e frequência de percussão. A Hilti recomenda as ferramentas de perfuração mais adequadas (diferenciadas em função dos intervalos de diâmetro de furo) de modo a otimizar a produtividade. Os furos destinados à instalação de varões podem ser executados através de um dos seguintes métodos, cada um com impacto distinto no desempenho do sistema (apresentando vantagens e limitações específicas):

1. Furação com martelo perfurador (HD)
2. Furação com martelo perfurador utilizando broca oca + aspirador (sistema de limpeza automática) (HDB)
3. Furação com ar comprimido (CA)
4. Furação diamantada (DD)
5. Furação diamantada com ferramenta de rugosidade (DD+RT)

Nota: A perfuração através de armaduras existentes ou outros elementos embebidos no betão não deve, em regra, ser realizada sem validação do projetista responsável ou da autoridade competente.

O primeiro método consiste na utilização de martelo perfurador (HD), recorrendo a brocas standard de duas hélices ou brocas em espiral. Trata-se da abordagem preferencial para a maioria das aplicações, dada a sua portabilidade e facilidade de utilização. Os martelos perfuradores Hilti produzem uma superfície de furo rugosa, particularmente adequada para assegurar uma aderência eficaz (desde que sejam cumpridos os procedimentos corretos de limpeza do furo). Para furos profundos e de grande diâmetro, os martelos perfuradores podem não ser a solução mais prática. Além disso, não são adequados para perfuração através de armaduras existentes, quando necessário.

Furação com martelo perfurador (HD)

Como alternativa, o martelo perfurador pode ser equipado com brocas ocas (HDB) em combinação com aspiradores certificados (sistema de limpeza automática). Esta solução aumenta a fiabilidade e a rapidez de aplicação, ao eliminar a etapa mais crítica e morosa do processo de instalação: a limpeza do furo antes da injeção do químico. Tal como no caso anterior, podem ser utilizados sistemas epóxi ou híbridos, desde que qualificados para esta condição de instalação, como Hilti HIT-RE 500, HIT-RE 100, HIT-HY 200-R, HIT-HY 200-A V3 e HIT-HY 170.

Furação com martelo perfurador com broca oca e aspirador (HDB)

A perfuração com ar comprimido (CA) oferece elevada rapidez de execução, produzindo uma superfície de furo rugosa. No entanto, a maior energia de impacto associada a este método pode aumentar o risco de dado ou microfissuração no betão, particularmente em aplicações com pequenas distâncias ao bordo ou embebimento reduzido.

A furação diamantada (DD) pode ser realizada a seco ou com água e é utilizada quando as soluções anteriores não são viáveis, nomeadamente para comprimentos de embebimento elevados e furos de grande diâmetro. Ao contrário dos martelos perfuradores, que partem o betão por ação de impacto, as caroteadoras diamantadas utilizam coroas contendo fragmentos de diamante que desgastam o betão por abrasão. A rigidez da coroa permite executar furos com menor desvio relativamente ao alinhamento pretendido, sendo também possível perfurar armaduras existentes com relativa facilidade. Os furos executados apresentam uma superfície geralmente muito lisa, frequentemente coberta por uma fina película de poeira, prejudicial à aderência do químico. Como consequência, alguns sistemas de químico de injeção não são adequados para utilização em furos executados por perfuração diamantada.

Furação diamantada (DD)

Os químicos epóxi aprovados para instalação em furos diamantados são o Hilti HIT-RE 500 e HIT-RE 100. No entanto, mesmo quando o produto está aprovado para este método de perfuração, a superfície lisa resultante da carotagem pode levar a uma redução da tensão de aderência para determinados diâmetros de varão, quando comparada com furos executados com martelo perfurador. A utilização de uma ferramenta de rugosidade em furos diamantados permite a utilização de alguns sistemas híbridos ou inorgânicos, conforme descrito abaixo.

O procedimento de furação diamantada com ferramenta de rugosidade (DD+RT) aumenta a aderência entre o químico e o betão, permitindo alcançar um desempenho equivalente ao obtido com martelo perfurador. Esta solução encontra-se disponível com o químico epóxi Hilti HIT-RE 500, o químico híbrido Hilti HIT-HY 200-A/R V3 e o químico inorgânico Hilti HIT-FP 700-R (produto específico para requisitos de cálculo ao fogo). Deve ser consultada a respetiva ETA do produto para verificar os diâmetros de varão aprovados em função do método de perfuração adotado.

 
Furação diamantada com ferramenta de rugosidade (DD+RT)

Nota: Podem ser utilizados guias na perfuração manual, de modo a assegurar uma distância adequada ao bordo do elemento de betão existente, evitando fenómenos de fendilhação e/ou destacamento do recobrimento.

Verifica-se, assim, que os diferentes métodos de perfuração influenciam, em maior ou menor grau, o desempenho das soluções de varões pós-instalados. Uma visão geral da compatibilidade entre os químicos de injeção e os diferentes métodos de perfuração é apresentada na tabela abaixo:

Nota: A decisão final quanto ao método de perfuração deve ser tomada por profissionais qualificados, com base nas condições específicas em obra e na adequação à selagem de varões pós-instalados. Os códigos, normas ou regulamentos aplicáveis, bem como as diretrizes específicas do cliente e/ou do setor, devem ser considerados e avaliados de forma independente.

GUIA DE SELEÇÃO DAS SOLUÇÕES HILTI

A tabela seguinte apresenta as soluções aprovadas da Hilti, bem como os respetivos atributos de desempenho relacionados tanto com o dimensionamento (ações, tempo de vida de projeto) como com os requisitos em obra (temperatura, condições de humidade do furo e método de perfuração).

Na prática, deve sempre consultar a ETA relativa a ligações com varões pós-instalados do químico em causa, verificar a compatibilidade do produto com as condições específicas em obra e conjugá-la com os requisitos do projeto (por exemplo, ações estáticas, sísmicas, resistência ao fogo, tempo de vida útil do projeto, entre outros), de modo a assegurar a segurança do projeto.

DIMENSIONAMENTO COM O SOFTWARE PROFIS ENGINEERING

Para obter rapidamente soluções de cálculo de ligações betão-betão otimizadas, seguras, com sistemas aprovados e em conformidade com as normas aplicáveis utilize o software PROFIS Engineering da Hilti. Ao introduzir no software as condicionantes em obra e de projeto, o utilizador é apoiado ao longo de todo o processo de dimensionamento, resultando na emissão de um relatório de cálculo completo em apenas alguns cliques. O PROFIS Engineering constitui uma plataforma integrada para o dimensionamento de diferentes tipos de aplicações com varões pós-instalados, permitindo também a seleção de diversas normas de cálculo, nomeadamente europeias, americanas e outras normas nacionais ou regionais.

Se necessitar de algum esclarecimento adicional, pode consultar o nosso Manual Técnico de ligações betão-betão, ou contactar a nossa Equipa de Engenharia de Apoio Técnico para assistência e apoio, através do e-mail: engenharia.pt@hilti.com

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