Esta é a terceira parte da série de artigos que abordam o SOFA. Pode consultar a parte anterior a partir da seguinte ligação.

Fixações com afastamento da chapa são muito comuns em ligações entre elementos de aço e betão, especialmente para casos em que os requisitos de nivelamento, prumo e rugosidade não podem ser cumpridos na superfície de betão. Os três tipos de ligações com afastamento da chapa de fixação mais comuns são as apresentadas abaixo.

Tipos de ligações com afastamento: sem argamassa de preenchimento e com porcas de nivelamento (esquerda), com argamassa de enchimento e porcas de nivelamento (meio) e com argamassa de enchimento e calços (direita).

Ligações com afastamento e sem argamassa de preenchimento são frequentemente vistas em sinalética, luminárias, corrimões, escadas e ligações não estruturais ligeiras. Nestas ligações, todas as forças que atravessam a ligação são absorvidas pelas ancoragens.

Ligações com afastamento, argamassa de enchimento e porcas de nivelamento são frequentemente utilizadas em bases de pilares e em ligações onde são necessários os atributos adicionais de resistência e/ou durabilidade de uma argamassa de alta resistência e sem retração. As ligações com argamassa podem ser instaladas em combinação com porcas de nivelamento ou calços de aço.

Ao dimensionar ligações com afastamento da chapa de acordo as disposições da EN 1992-4, projetistas podem enfrentar alguns desafios:

• A EN 1992-4 não recomenda chapas com afastamento próximo ao bordo, uma vez que os momentos fletores irão gerar tensões adicionais. A EN 1992-4 ainda não define a redução da resistência do bordo do betão devido ao afastamento da chapa.
• A EN 1992-4 é extremamente conservativa na verificação da resistência do aço em chapas com afastamento, tornando difícil para os projetistas encontrarem soluções práticas de dimensionamento, mesmo sob cargas moderadas.
• A EN 1992-4 não permite o dimensionamento próximo ao bordo de ancoragens em ligações com afastamento da chapa sem argamassa de enchimento. Para ligações com argamassa de enchimento, o cálculo próximo ao bordo está limitado para os casos em que exista apenas tração e/ou momento fletor.

Para ajudar projetistas a encontrarem soluções com um bom custo-benefício e que não se limitem às restrições da EN 1992-4, a Hilti desenvolveu o método SOFA (SOlutions for FAsteners) com base em investigação exaustiva e na vasta experiência da Hilti em ancoragens.

LIGAÇÕES SEM ARGAMASSA DE ENCHIMENTO

Vejamos como o SOFA ajuda a encontrar soluções de cálculo através da compreensão dos diferentes parâmetros. Comecemos pelas ligações sem argamassa de enchimento.

1 - Fórmula de Interação de Cargas

• O EC2-4 reduz a resistência ao corte considerando que a flexão ocorre a partir do meio da chapa de fixação. Além disso, a interação entre a flexão e a tração é tratada na definição da própria resistência à flexão, o que significa que não é necessária uma equação de interação adicional.
• O SOFA combina os efeitos do corte e da flexão na ancoragem na resistência ao corte e, em seguida, fornece uma verificação final da interação entre o corte e a força tração.

2 - Resistência à Flexão

• EC2-4: 1.2 x Wel x fuk (1)
• SOFA: 1.7 x Wel x fyk (2)

(1) Esta equação conservativa tem como base a EAD 330232 e a EAD 330499. 

(2) 1.7 é o "fator de forma" para a flexão plástica de uma secção circular.

3 - Ponto de Aplicação de Carga

• EC2-4 (e1): Calcula a flexão a partir de 0,5 vezes o diâmetro do varão abaixo da superfície do betão até ao meio da chapa de fixação. McBride (2014) concluiu que este é um pressuposto desnecessariamente conservador. 
• SOFA (e2): Calcula a flexão a partir de 0,5 vezes o diâmetro do varão abaixo da superfície do betão até à face inferior da porca de nivelamento. McBride (2014) concluiu que este é um pressuposto adequado para a distância do braço de alavanca.

4 - Distância ao Bordo

• EC2-4: c maior ou igual a max(10hef; 60d)

A EC2-4 não fornece uma metodologia de cálculo para determinar os efeitos da flexão das ancoragens na resistência ao corte e, portanto, restringe o seu âmbito de aplicação a grandes distâncias ao bordo.

• SOFA: c maior ou igual a c,min indicado na ETA

O SOFA fornece uma metodologia de cálculo para aplicações perto do bordo, ao calcular um fator de amplificação devido à flexão da ancoragem. Este fator é também aplicado aos cálculos de verificação da rotura por efeito de alavanca (pryout).

LIGAÇÕES COM ARGAMASSA DE ENCHIMENTO

Nas ligações com afastamento e argamassa de enchimento, a argamassa proporciona mais resistência à ligação por meio de fricção e suporte às ancoragens.

1 - Definição da Carga

• EC2-4: Apenas Corte. As disposições da EN 1992-4 para argamassa de enchimento são válidas quando atua apenas força de corte na ligação. Para os casos em que existe momento ou tração, a EN 1992-4 exige que se considere a ligação como sem argamassa de enchimento.
• SOFA: Corte + Tração + Momento. O SOFA fornece uma metodologia de cálculo que pode lidar com qualquer combinação de força normal, momento fletor e corte numa ligação com argamassa de enchimento.

2 - Altura do Afastamento

• EC2-4: Espessura da argamassa de até 40 mm.
• SOFA: Espessura da argamassa de até 130 mm.

 3 - Cálculo com Betão Fendilhado

• EC2-4: Sem o benefício da argamassa de enchimento. As disposições da EN 1992-4 para ligações com argamassa de enchimento só são válidas para betão não fendilhado. No caso de betão fendilhado, o engenheiro tem de considerar um dimensionamento sem argamassa e com flexão.
• SOFA: Com o benefício da argamassa de enchimento. A abordagem do SOFA para ligações com argamassa de enchimento oferece vantagens em comparação com cálculo sem argamassa, tanto para betão não fendilhado como para betão fendilhado.

4 - Resistência ao Corte

• EC2-4: Perda de 1% para cada 1mm, até 40 mm.
• SOFA: Segue a abordagem do Capítulo 17 da ACI 318 para reduzir em 20% a resistência do aço em ligações com argamassa.

5 - Distância ao Bordo

• EC2-4: c maior ou igual a max (10hef; 60d)

A EC2-4 não fornece uma metodologia de cálculo para determinar os efeitos da flexão das ancoragens na resistência ao corte e, portanto, restringe o seu âmbito de aplicação a grandes distâncias ao bordo.

• SOFA: c maior ou igual a c,min indicado na ETA

O SOFA fornece uma metodologia de cálculo para aplicações perto do bordo, ao calcular um fator de amplificação devido à flexão da ancoragem. Este fator é também aplicado aos cálculos de verificação da rotura por efeito de alavanca (pryout).

Para ler os artigos anteriores sobre este tema, aceda à:

SOFA (SOLUTIONS FOR FASTENERS) – PARTE 1 - Ask HILTI

SOFA (SOLUTIONS FOR FASTENERS) – PARTE 2 - Ask HILTI

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