Eurocódigo 2 – Parte 4 (NP EN 1992-4) : Compreender e Integrar a Regulamentação
Leia a seguir para saber mais sobre o desenvolvimento e a importância do Eurocódigo 2 – Parte 4 (EN 1992-4:2018), que normaliza o dimensionamento de fixações em betão em toda a Europa. O EC-2 substitui as orientações anteriores (ETAG 001) e reúne todos os tipos de fixações e casos de carga num único documento, com algumas atualizações técnicas, mas com princípios de dimensionamento, em grande parte, semelhantes. Traduzido com a versão gratuita do tradutor - DeepL.com
Introdução
ANCORAGENS EM BETÃO
Elas são invisíveis e, no entanto, estão presentes em todo o lado! “Elas” são as ancoragens instaladas em betão. Amplamente utilizadas nos elementos estruturais e não estruturais da construção, são essenciais para a correta exploração das obras. Estão, além disso, direta ou indiretamente ligadas à segurança das pessoas e investimentos económicos. Daí que um cálculo errado da ancoragem em betão ou uma má instalação pode ter graves consequências provocando, nomeadamente, colapsos. Então, para assegurar a sustentabilidade da construção, surgiu uma nova norma. Nomeada NP EN 1992-4, esta nova parte 4 do EC2 visa fornecer segurança, fiabilidade e durabilidade às suas obras.
EUROCÓDIGO 2 – PARTE 4
Os EC são normas europeias de dimensionamento e de justificação das estruturas de construção e de engenharia civil. Permitem efetuar conceções de obras fiáveis e em conformidade em termos de segurança e durabilidade da construção. As ancoragens em betão são amplamente utilizadas em elementos estruturais e não-estruturais. Podem ser de diferentes tipos, por exemplo, químicas ou mecânicas, e de diferentes tecnologias de instalação e o seu desempenho varia em função disso. Por conseguinte, é relevante medir o seu desempenho em diferentes cenários, para ser possível utilizar uma norma de dimensionamento específica.
Ancoragens em betão: de uma recomendação da EOTA (Organização Europeia de Avaliação Técnica) a uma norma CEN
A EOTA (Organização Europeia de Avaliação Técnica), é uma associação a nível europeu de organismos de avaliação técnica de produtos de construção estabelecidos ao abrigo da regulamentação dos produtos de construção [1]. A EOTA desenvolve EADs (Documentos Europeus de Avaliação) que são especificações técnicas base para as Avaliações Técnicas Europeias [2]. Os fabricantes, então, testam as suas ancoragens com base nesses DAE, e publicam os resultados numa ETA (Avaliação Técnica Europeia). Estes resultados podem ser utilizados como parâmetros de cálculo dentro de um código ou norma. Se um produto não tiver uma ETA, não pode ser concebido de acordo com o método de conceção. Desde 1997, o método utilizado para a conceção de ancoragens para utilização em betão foi o ETAG 001 [3]. Depois, desde 2013, foi possível fazer o dimensionamento das ancoragens, com o Relatório Técnico 45 - Desenho de ancoragens metálicas para utilização em betão sob ações sísmicas - [4] desenvolvido pela EOTA, que complementa o ETAG 001.
A EN 1992-4 (Eurocódigo 2 – Cálculo das estruturas em betão - Parte 4: Conceção e cálculo dos elementos de fixação para betão) foi publicada em 2018 e resume as regras de conceção existentes a aplicar no dimensionamento de todas as tipologias de ancoragens em betão. O EC2-4 entrou em vigor em março de 2019 e, ao contrário do ETAG 001, esta é obrigatória para os mercados públicos e fortemente recomendada para os mercados privados nos países pertencentes à União Europeia.
Quais são as principais diferenças técnicas?
Embora existam diferenças entre a ETAG 0001 e o EC2-4, as semelhanças são mais numerosas do que as diferenças. A base de cálculo continua a assentar numa chapa de fixação rígida, com o conceito de fator de segurança parcial, e o cálculo das forças mantém-se inalterado.
As principais alterações ao âmbito são as seguintes:
1) Terminologia
A norma EC2-4 abrange uma gama mais ampla de elementos de fixação, com uma alteração na terminologia
Elementos de fixação pós-instalados posteriormente – mecânicos e químicos
Perfis embebidos
Fixações embebidas
Método de dimensionamento
O método de dimensionamento para elementos de fixação está compilado num único documento. Anteriormente, o método de dimensionamento estavam distribuídos por vários documentos diferentes (sísmicos, elementos de fixação, incêndio, fadiga, etc.).
Configurações de ancoragens
O EC2-4 oferece 7 possibilidades configurações de ancoragens no que refere a ancoragens instaladas próximas de bordo e sujeitas a cargas de corte, no caso de o furo estar preenchido.
Classes de betão
A norma EC2-4 permite considerar classes de betão de baixa/alta resistência
ETAG 001: C 20/25 a C 50/60.
EC2-4: C 12/15 a C 90/105
Resistência do betão
O EC2-4 avalia a resistência do betão de forma cilíndrica, em vez da resistência ao cubo considerada pela ETAG001. Assim, a maioria das fórmulas relevantes para resistência do betão sofre pequenas alterações: Por exemplo, na verificação de rotura do cone de betão (ancoragens mecânicas) e na verificação da rotura por arranque/cone (ancoragens químicas) o EC2-4 mostra resistência ligeiramente mais baixa (~5%) para alguns modos de rotura relevantes do betão em relação ao ETAG 001.
As principais alterações na determinação da resistência são referentes às cargas à tração, cargas de corte e combinação de carga.
Análise das cargas
Cargas à tração
A Força de compressão resultante de momento fletor é considerada no EC2-4. Isto resulta na introdução de um fator que tem em consideração o efeito benéfico da componente de compressão de um momento fletor na resistência à rotura por cone. Fator igual ou superior a 1, em que é muito útil nos seguintes casos:
Grandes embebimentos;
Pequenos espaçamentos;
Grandes momentos fletores.
Modo de Rotura
Rotura pelo cone de betão
Enquanto que o ETAG não considera a resistência à compressão do betão no cálculo da rotura pelo cone de betão, o Eurocódigo 2-4 considera-o adicionando um novo coeficiente. Este fator ΨM,N, superior ou igual a 1, favorece os casos em que a chapa de fixação é de pequena dimensão e/ou o momento de inversão é importante, em relação à carga de tração. Este coeficiente considera a resistência à compressão do betão.
Rotura combinada do betão e por arranque
Um novo fator de redução Ψsus é introduzido na fórmula que permite calcular a resistência das ancoragens no caso de rotura por arranque ou por rotura combinada das resinas químicas. Este coeficiente permite considerar o fenómeno nas resinas de injeção. Na prática: em função da relação entre a carga de longa duração e de curta duração, é possível perder até 40% da resistência à tração das ancoragens químicas se a resina não tiver sido testada especialmente para esta aplicação. Por essa razão, a Hilti testa atualmente todas as suas resinas de injeção e atualizará em breve as suas Avaliações Técnicas Europeias (ATE).
Rotura por fendilhação
Para não ter de verificar a rotura por fendilhação, o Eurocódigo 2-4 tem condições mais amplas que o ETAG 001: • A distância à extremidade c deve ser superior à distância à extremidade característica da ancoragem Ccr,sp para uma ancoragem isolada. • A espessura do betão deve ser superior ou igual ao valor mínimo hmin. O Eurocódigo 2-4 detalha, igualmente, como calcular a armadura transversal para resistir à fendilhação.
Cargas de corte
O EC2-4 introduz um método alternativo para o cálculo da rotura do aço, com afastamento da chapa, para betão não fendilhado, que permite um aumento de resistência. No exemplo do gráfico pode verificar-se que, para espessuras de argamassa entre os 8mm e os 40mm, o EC2-4 conduz a resistências consideravelmente superiores quando comparado com a ETAG.
Em caso de rotura do betão por cedência do bordo, o EC2-4 tem várias alterações: - No comprimento efetivo de rotura por bordo é acrescentada uma limitação adicional, que tem menor impacto já que a maioria das ETAs tem este fator em consideração - O afastamento ao bordo não está explicitamente incluído - Se a rotura for paralela à direção da força de corte, a alteração do fator de influência da direção da força de corte pode resultar numa redução de 20% para rotura do bordo paralela à carga de corte. O EC2-4 não prevê evolução regulamentar para os modos de rotura de ancoragens sob a carga de corte. Reforço suplementar considerado para suportar as cargas Antes: uma simples armadura reta de diâmetro igual ou superior a 12 mm podia suportar uma parte dos esforços de corte na extremidade da laje. Agora: uma simples armadura já não basta. Ou não é necessário considerar qualquer reforço da extremidade da laje ou é necessário prever um reforço completo, em conformidade com o Eurocódigo 2. Para tal, leia a “A palavra do especialista” abaixo.
Antes: a resistência utilizada nas equações do ETAG era medida em amostras cúbicas. Agora: a resistência considerada é medida em amostras cilíndricas. Enquanto o ETAG 001 utilizava os valores de resistência em compressão do betão na amostra cúbica, o EC2-4 utiliza agora amostras cilíndricas. A fim de corrigir a diferença de resistência, o fator “k” foi atualizado para uma utilização em betão fissurado e não fissurado. Este simples facto implica matematicamente uma diminuição da resistência de cerca de 7% das ancoragens, em relação ao ETAG 001.
Combinação de cargas
Se os modos de rotura condicionantes para tração e corte ocorrerem no mesmo material (aço ou betão) não há alterações na análise da interação tração-corte. No entanto, se o modo de rotura condicionante para tração e corte ocorrer em materiais diferentes, a interação é analisada de forma separada. Verificações para as cargas combinadas de tração e de corte Antes: para a verificação das cargas combinadas de tração e de corte, o ETAG aplicava dois coeficientes (k11) caso a rotura seja uma rotura pelo aço ou não. Agora: o Eurocódigo 2-4 distingue entre as roturas pelo aço, roturas pelo betão e os casos onde existe presença de armaduras. Isso permite um ganho potencial muito importante de resistência sob carga combinada.
Resumo
a) EN1992-4 é o Estado de Arte para cálculo de fixações em betão e alinhado com outros ENs (Eurocódigos).
b) EN1992-4 inclui todo o tipo de fixações com carga estática, sísmica, fadiga e condições de fogo.
c) Não existem mudanças fundamentais no conceito de cálculo para fixações à posteriori.
d) Além de um âmbito mais alargado, algumas diferenças entre o EN1992-4 e o ETAG são dadas na determinação da resistência:
Tração: Rotura por cone de betão, rotura de aderência e fendilhação.
Corte: Rotura do aço com braço de alavanca e rotura do bordo.
Combinação tração corte: melhor resistência conforme o modo de rotura principal é diferente para tração e corte.
Como dimensionar as ancoragens conforme a nova norma EC2-4 ?
As ancoragens devem, doravante, responder a uma obrigação normativa. Como visto nos pontos anteriores, esta última é complexa. No entanto, não deve nunca ser vista como uma restrição suplementar. Antes representa uma oportunidade de conceber fixações em total segurança e consequentemente, as obras mais seguras e fiáveis com o passar do tempo. Para permitir detetar esta mais-valia, a Hilti preparou-se para a chegada da nova parte 4 do Eurocódigo 2. Como prova, graças ao nosso software PROFIS Engineering, que já considera as exigências do Eurocódigo 2-4 nos seus dimensionamentos, irá poder assimilar e aplicar facilmente esta nova norma.
PROFIS Engineering, o software para dimensionar de acordo com o Eurocódigo e preparar os seus projetos no futuro
Com o novo software PROFIS Engineering, o dimensionamento das ancoragens entra numa nova era. De facto, pode dimensionar as suas ancoragens em total conformidade com a nova regulamentação do Eurocódigo 2-4 (NP EN 1992- 4). Intuitivo e lúdico, o PROFIS Engineering permite-lhe igualmente ganhar em produtividade graças aos “plug-ins” para exportar a partir do seu software de dimensionamento (Dlubal RSTAB / RFEM) e para o seu software de modelação BIM (Tekla Structures).
Se necessitar de algum esclarecimento adicional, pode 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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