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CRITÉRIOS DE PROJETO PARA LIGAÇÕES ENTRE PAINÉIS DE FACHADA E

ESTRUTURA CONNECTIONS DESIGN CRITERIA FOR FACADE PRECAST CONCRETE PANELS ON

BUILDING FRAMES

Fabio Nori Uehara (1); Marcelo de Araujo Ferreira (2)

(1) Aluno de Engenharia Civil, Fabio Nori Uehara, Universidade Federal de São Carlos email: [email protected]

(2) Prof. Dr. Marcelo de Araujo Ferreira, Programa de Pós-Graduação em Construção Civil - UFSCar

email: [email protected]

Rodovia Washington Luís, km 235 – São Carlos,SP – CEP: 13565905 – Departamento de Engenharia Civil Resumo

Atualmente, a construção pré-moldada em concreto tem ampliada a sua atuação na construção de edificações com o emprego de novos elementos, tais como, de vedações e acabamentos, seja em estrutura pré-moldada ou de outros sistemas estruturais. Dada a falta de normatização e estudos sobre painéis pré-moldados e suas ligações e o amplo emprego de painéis pré-moldados nos dias atuais, percebeu-se uma necessidade tanto acadêmica quanto mercadológica por material de consulta. As empresas fabricantes de painéis estão se baseando em normas estrangeiras e no conhecimento adquirido empiricamente para o projeto de ligações de painéis, deste fato surge, portanto, a dificuldade de encontrar soluções para ligações que propiciem a eficácia da aplicação dos painéis. As ligações consistem em uma parte fundamental dos sistemas pré-moldados, já que para a composição da edificação são necessários dispositivos “interligantes”, que intrinsecamente interferem em toda a cadeia produtiva e de montagem, ou seja, regem a eficiência nas etapas de fôrma, moldagem, estoque, transporte, manuseio e principalmente na montagem em canteiro. O objetivo desse trabalho é estudar as ligações entre Painéis Pré-moldados Arquitetônicos de Concreto (PPAC) não portantes e a estrutura de apoio. Por meio da conceituação e caracterização dos principais tipos e funções das ligações, relacionar indicações gerais de projeto e identificar os principais tipos de ligação com grande potencial de padronização e uso no país.

Palavras-Chave: Pré-moldados, ligações, painéis, estrutura, projeto e critérios.

Abstract

Nowadays, the precast concrete sector has been expanding its participation on cladding by developing new products, e.g. panels and finishing elements. Due the fact that the lack of standardization, research and the large employment of precast concrete cladding panels and connections, there is a need for academic and designer’s literature. In Brazil, manufacturers of cladding panels are basing on foreign standardization and empiric knowledge to design the connections. Therefore, it is important to increase the research to improve the application of cladding panels. Connections are among the most important elements in precast construction because connections interfere on the efficiency of the structural performance and the whole process involved from precasting to assembly, such as molding, casting, storing, transportation, handling and fastening. The aim of this paper is to study the connections for Architectural Precast Concrete non-bearing Cladding Panels for building frames, by reviewing design concepts, criteria, main types and functions of connections with high potentiality to applying in Brazil.

Keywords: Precast concrete, connections, cladding wall panels, building frame and criteria.

1o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado.

1 Introdução

O setor da construção civil no Brasil vem passando por modificações ao longo das últimas décadas, buscando diminuir seus custos e, simultaneamente, aumentar a eficiência de seus processos de produção e a qualidade de seu produto final.

Seguindo uma tendência mundial, pode-se notar uma aplicação crescente de painéis pré-fabricados de fachada em edifícios de múltiplos pavimentos no Brasil. Entretanto, segundo OLIVEIRA (2002), existe ainda uma falta de amadurecimento do setor e um desconhecimento da tecnologia, os quais desestimulam sua adoção ou levam ao não aproveitamento do seu potencial de incremento dos níveis de industrialização dos processos de produção da construção.

No Brasil atual, entre as principais razões que têm sido atribuídas para o concreto pré-fabricado ser pouco utilizado estão: o sistema tributário que penaliza o emprego de elementos pré-fabricados em usina, a falta de conhecimento do mercado sobre as alternativas que pode oferecer o concreto pré-fabricado, a indisponibilidade de dispositivos auxiliares para realizar ligações e manuseio de elementos etc. Segundo EL DEBS (2000), esta conjunção de fatores acarreta um círculo vicioso responsável em grande parte pela não exploração da potencialidade do concreto pré-fabricado. Ou seja, não se constrói porque não há insumos tecnológicos (conhecimentos, experiência, equipamentos e dispositivos auxiliares) e não há insumos tecnológicos porque não se empregam em larga escala, nas construções, os pré-fabricados de concreto.

No intuito de obter uma obra mais racionalizada, as empresas construtoras estão fazendo uso de elementos pré-moldados, principalmente com o uso de painéis de fachada. Os PPACs (Painéis Pré-moldados Arquitetônicos de Concreto), ao mesmo tempo que proporcionam maior eficiência da construção, proporcionam melhores desempenhos de durabilidade, estética e conforto termo-acústico. Para garantir sua estabilização na estrutura da edificação é necessário garantir a segurança estrutural do painel que depende do desempenho das ligações (insertos, chumbadores e demais componentes). As ligações entre painéis de fachada e a estrutura devem garantir o desempenho estrutural e a durabilidade do sistema de fechamento vertical. Além da estabilidade do sistema, as ligações influem no processo de fabricação, na forma de estocagem e na montagem dos painéis, ou seja, influi em todo o processo de produção. Desta forma, as ligações constituem-se em componentes muito importantes para a eficiência do desempenho dos elementos de painéis em concreto pré-moldados para fachadas. A padronização das soluções tecnológicas em sistemas de ligações e de juntas apresenta-se como um dos principais entraves para o avanço do setor, já que são considerados componentes com maior custo na fabricação dos painéis, além dos problemas por compatibilidade de projeto os quais se refletem na produtividade do canteiro. Por esta razão é importante que se faça uma sistematização do conhecimento das situações típicas para ligações de painéis, para as quais há grande potencial para padronização. Segundo EL DEBS (2000), a necessidade de ligações entre os elementos corresponde a uma das principais dificuldades a serem enfrentadas no emprego desse sistema estrutural.

A presente pesquisa enfoca seus estudos nos aspectos tecnológicos referentes às ligações por gravidade (apoio vertical) e de contraventamento para painéis de fachada com grandes dimensões, onde a responsabilidade estrutural das ligações é maior. A metodologia empregada engloba a revisão da literatura internacional, técnica e normativa, buscando sistematizar informações sobre o projeto de ligações estruturais para painéis. Posteriormente será realizada uma pesquisa de campo em empresas do setor para o levantamento das carências e necessidades de desenvolvimento visando uma adequação das recomendações estrangeiras ao contexto nacional.


2 Ligações para Painéis de Fachada Os PPACs são projetados para resistir apenas aos esforços oriundos do peso-próprio

e das ações horizontais de vento, além de efeitos das deformações volumétricas. A resistência às cargas verticais é de responsabilidade de uma estrutura portante independente que pode ser de concreto armado no local, concreto pré-moldado ou mesmo estrutura de aço. Entretanto, é importante chamar atenção para o fato de que mesmo os painéis não-estruturais são capazes de interagir com a estrutura por meio dos seus dispositivos de fixação (ligações), transmitindo-se certa parcela dos esforços devido à diferença de deformações entre o painel e a estrutura.

Segundo o PCI (2001), o projeto de ligações de painéis não portantes para fachadas seguem os mesmos critérios de projeto para as ligações estruturais, embora os esforços transmitidos sejam reduzidos. Definem-se ligações estruturais como componentes com função estrutural, os quais interagem com os elementos interligados. Usualmente, as ligações são detalhadas de modo a minimizar os esforços decorrentes da movimentação volumétrica e, assim, são projetadas de forma primária para resistir aos esforços devido ao peso próprio do painel e das ações laterais (vento). Por outro lado, é importante tomar cuidado ao detalhar as ligações, com proteção para as partes metálicas expostas, isto é muito importante para assegurar um desempenho satisfatório por parte das ligações durante toda a vida útil da estrutura. CASTILHO et al. (1998) estudou o efeito da interação entre painéis de fechamento e a estrutura, onde verificou o surgimento de outros esforços que devem ser considerados em projeto, bem como verificou que dada esta interação, os painéis de fachada contribuem para um aumento do travamento horizontal da estrutura.

Uma grande variedade de dispositivos metálicos, incluindo barras, pinos, parafusos, cabos, barras rosqueadas, perfis e chapas metálicas, assim como outros materiais são utilizados nas ligações. Estes dispositivos fornecem capacidade de transferência de esforços para o concreto por meio da ancoragem por aderência ou por meio de um mecanismo de resistência com cone de cisalhamento. A transferência de uma força na ligação deve ser feita da forma mais direta possível visando reduzir a complexidade da ligação e aumentar sua eficiência.

Para ligações entre PPAC e estrutura têm-se, predominantemente, a ocorrência de esforços de tração, cisalhamento e compressão, na qual a posição das ligações nos painéis e as respectivas atribuições de resistência a esses esforços direcionarão a adoção do tipo de ligação. Segundo a classificação adotada pelo PCI (2001) e por EL DEBS (2000), as ligações para painéis de fachada podem ser divididas em três categorias: a) ligações de gravidade (responsáveis por transferir o peso próprio dos painéis para a estrutura e que, dependendo do tipo de ligação, pode assumir os papéis de ligação de alinhamento e contraventamento); b) ligações de contraventamento (responsáveis pelo travamento lateral dos painéis e por absorver as forças horizontais de vento); c) ligações de alinhamento entre os painéis (com função de transmissão de esforços ou de ajuste de posição). Quanto à fixação das ligações, ainda podemos dividi-las em: a) ligação por sobreposição de armadura de espera; b) ligações parafusadas; c) ligações soldadas. A escolha do tipo de ligação depende das características desejáveis de mobilidade dos painéis em relação à estrutura e, principalmente, da velocidade de montagem dos painéis. O interesse na presente pesquisa está focado nas ligações por gravidade e de contraventamento.

2.1 Concepções de ligações O projeto de ligações de painéis não portantes para fachadas arquitetônicas seguem

os mesmos princípios de projeto para as ligações estruturais, com exceção dos esforços transmitidos serem menores.


Segundo o PCI (2001), o projetista deve determinar as trajetórias simples e diretas para a transferência dos esforços através das ligações, garantindo a sua ductilidade. Isto reduzirá sensivelmente a quantidade e tamanho das ligações e a necessidade de cálculos dos esforços e forças devidos às variações de volume e das deformações da estrutura principal. A quantidade de ligações deve ser a menor possível. Segundo o PCI (1989), as ligações devem seguir 10 princípios básicos de projeto, conforme indicados na Erro! Vínculo não válido..

Figura 1 - Dez princípios básicos para projeto de ligações de painéis (PCI, 1989)

De acordo com PCI (2001), é recomendável a utilização de 4 ligações para a fixação

dos painéis, pois maiores quantidades resultariam num sistema estaticamente indeterminado. Estas ligações são distribuídas em 2 níveis, onde para cada nível é atribuída, respectivamente, a função de apoio ou a função de contraventamento. Os painéis podem ter uma ou duas ligações de apoio, mas nunca mais que duas. Os painéis, geralmente, são muito mais rígidos comparados à estrutura de sustentação, portanto mais


de dois pontos de apoio num painel propiciarão a geração de esforços desconhecidos em cada ligação. Em situações onde ocorrem deformações (no caso de painéis grandes) a utilização de mais de 2 ligações de apoio pode ser necessário, porém as ligações devem ser projetadas para suportar esforços muito superiores ao que seria necessário, devido à indeterminação dos esforços reais.

A sustentação (do peso) deve ser efetuada em apenas um único nível, isto se justifica devido à possibilidade de acorrerem deflexões diferenciais entre os diferentes pavimentos. Se apoiados em mais de pavimento, pode-se causar indeterminação da distribuição dos pesos quando ocorrerem deformações na estrutura de apoio, podendo decorrer num gasto excessivo de material ou até mesmo na insegurança do sistema de ligações. Ligações baseadas somente no atrito, gerado pelas cargas gravitacionais não devem ser utilizadas. Excepcionalmente, estas ligações por atrito podem ser utilizadas em unidades modulares pesadas cuja resistência ao tombamento ou deslizamento tenha um elevado fator de segurança (PCI, 2001). Quando possível, as ligações de apoio devem ser localizadas nas colunas da edificação. As colunas suportando as ligações são mais econômicas do que em vigas ao reduzir o trajeto dos esforços na estrutura e concede rigidez às cargas excêntricas do painel.

Para CRI (1995) os painéis não-portantes deveriam ser projetados para acomodar livremente movimentos e, quando possível, sem apoios redundantes, exceto onde seja necessário conter deformações. CASTILHO et al. (1998) estudou o efeito da interação entre painéis de fechamento e a estrutura, onde verificou o surgimento de outros esforços de devem ser considerados no projeto, bem como verificou que dada esta interação, os painéis de fachada contribuem para um aumento do travamento da estrutura. Assim, um projetista deve ter em mente que são preferidas as concepções de projeto determinadas pela estaticidade. As ligações simples freqüentemente terão melhor desempenho. Uma das vantagens de se trabalhar com o concreto pré-moldado é que as ligações podem ser projetadas para funções específicas, e quando adequadamente projetadas, pode-se ter uma boa relação custo-benefício.

Figura 2 - Ligações para painéis pré-moldados em áreas de poucos efeitos sísmicos [PCI (1989)]

A Erro! Vínculo não válido. ilustra esquematicamente as soluções para as diversificadas

configurações dos elementos pré-moldados. A) representa um elemento típico de parede (piso a piso). B) representa um elemento para fechamento de dois pavimentos com pequena largura, entre 1,80m e 2,40m, reduzido suficientemente para ser indiferente à restrição lateral das ligações. C) representa um elemento de parede de grande comprimento, onde são utilizadas 2 ligações laterais intermediárias na sua largura (PCI, 1989).


Segundo PINELLI & CRAIG apud CRI (1995), os insertos posicionados ao longo da borda do painel apresentam desempenho superior ao dos locados nos cantos, por desenvolverem altos valores de resistência e rigidez. Porém, os insertos nos cantos com barras de ancoragem em cada direção (vertical e horizontal) também podem apresentar desempenhos aceitáveis, limitando a deterioração do concreto.

2.2 Ligações de Gravidade O painel de fachada deve ser projetado para trabalhar sempre bi-apoiado. O apoio do

painel pode ser feito, basicamente, de duas formas: a partir de sua base ou de seu topo (pendurado). No primeiro caso, trata-se de uma solução mais simples, porém mais restritiva do ponto de vista da divisão dos painéis e pode ser feito com a simples sobreposição ao painel inferior ou apoiada sobre console. A solução de pendurar o painel é mais sofisticada e mais cara, porém oferece maior flexibilidade ao projetista no momento da divisão dos painéis e proporciona melhores condições para o ajuste fino de montagem. Na Erro! Vínculo não válido. são apresentadas soluções típicas conforme o PCI (2001). A utilização de três ou mais apoios de gravidade deve ser evitada porque no momento da montagem fica impossível garantir quais apoios serão solicitados primeiro.

Figura 3 - Ligações de gravidade [PCI (2001)]

Entre as ligações típicas apresentadas na Figura 3, com maior interesse de estudo e

aplicação no Brasil, têm-se: a) ligações painel-viga com consolos de concreto ou consolos metálicos (cantoneiras) nos painéis. Estas ligações são mais indicadas para painéis de fachada em edificações de múltiplos pavimentos; b) ligações painel-pilar com consolo metálico no pilar e recesso no painel. Estas ligações são mais indicadas para painéis horizontais em galpões comerciais e industriais.

2.3 Ligações de Contraventamento Nos manuais de projeto do PCI, recomenda-se que haja pelo menos quatro pontos de

contraventamento (carga horizontal). De acordo com PAIVA (2002), como no Brasil não


se tem problema de abalos sísmicos, geralmente, os dois pontos de apoio por gravidade acabam desempenhando uma função dupla com dispositivos de travamento horizontal (por meio de pinos, parafusos ou solda) e, dessa forma, funcionam também como apoios de contraventamento. Neste caso, cada painel terá, além dos dois apoios de gravidade, mais dois de contraventamento. As ligações de contraventamento não devem ser restritivas com relação à variação volumétrica do painel em função das variações higrotérmicas. A insolação pode ser muito grande e a restrição das ligações pode acarretar na formação de esforços imprevisíveis nos painéis. Para contornar esse problema lança-se mão, no projeto, das ligações em barras, que liberam a peça para movimentação nos sentidos necessários, devendo-se evitar as consolidações rígidas, tais como a solda. Ademais, em painéis muito pesados deve ser evitada a utilização de solidarização das ligações de contraventamento com o uso de solda. O controle sobre a temperatura alcançada pelos elementos adjacentes é complexo e os materiais adjacentes ficam sujeitos à perda das características físicas atribuídas de fábrica ao material, ou seja, a ductilidade dos materiais se torna incerta. Na Erro! Vínculo não válido. são apresentadas ligações de contraventamento típicas conforme o PCI (2001).

Figura 4 - Ligações de Contraventamento (laterais) – [PCI (2001)]

As ligações mais utilizadas nos EUA são as Ligações em barra (“push-pull”). A barra e os complementos da ligação devem ser rígidos o suficiente para resistir aos esforços solicitantes, tanto na face quanto no plano do painel; a barra deve ser longa e flexível o suficiente de modo que ela permanecerá dúctil sobre a extensão de movimento prevista para a ligação. Em diferentes partes do mundo há também a utilização de ligações deslizantes, as quais apresentam um desempenho bastante satisfatório (CRI, 1995). No Brasil, as ligações deslizantes ainda são consideradas caras, principalmente por não haver muitos fornecedores no mercado. Por outro lado, as ligações em barra, que são uma opção bastante interessante tanto do ponto de vista econômico como em relação ao desempenho estrutural, ainda são pouco utilizadas.

3 Critérios para Projeto de Ligações


As ligações e fixadores devem atender os seguintes critérios quanto ao comportamento durante a utilização da edificação, a fim de se ter uma boa eficiência do sistema empregado:

3.1 Resistência mecânica Uma ligação deve ter resistência para transmitir com segurança as forças nas quais

ela estará sujeita durante a sua vida útil. Segundo o PCI (1989), para esforços de gravidade, as forças a serem consideradas incluem: forças solicitadas para estabilidade e equilíbrio; forças de vento e sísmicas; as forças de contenção devido aos esforços de mudança de volume; forças induzidas dentro dos painéis de parede devido à contensão diferencial de

movimentos entre o painel e a estrutura;

3.2 Adequação estrutural As ligações devem ser capazes de acomodar deformações a fim de manter a

estabilidade dos painéis afixados na estrutura. Os esforços aos quais as ligações estão sujeitas são: compressão, tração, flexão, torção e cisalhamento. Normalmente, os diversos tipos de ligações têm boa resistência num determinado tipo de esforço, porém pouca em outros tipos. No entanto, segundo o NPCAA (2000), isto não é, necessariamente, um problema, pois nem sempre é necessário se ter alta resistência em certos tipos de esforços. De acordo com PCI (2001), os projetos da ligação e da estrutura devem ser interdependentes, ou seja, o elemento de sustentação estrutural deve atender ás condições impostas pelos esforços dos painéis e ao mesmo tempo as ligações devem proporcionar situações para o não surgimento de certos esforços indesejáveis para a estrutura adotada. Os PPAC, normalmente os com grandes dimensões, ao serem fixados em elementos estruturais em níveis diferentes (dois pavimentos de uma edificação), estão sujeitos a deflexões diferenciais entre os elementos de apoio. Neste caso, os painéis e as ligações estejam sujeitos às deformações para as quais se devem prever mecanismos adequados para absorção desses esforços. 3.3 Ductilidade

Ductilidade é a capacidade do material de sofrer deformações sem que ocorra a ruptura. Essa capacidade está, geralmente, associada às resistências aos momentos fletores e à tração na quais as ligações estão sujeitas. As ligações e a armaduras devem desenvolver ductilidade suficiente para impedir rupturas frágeis. O PCI (2001) recomenda que a resistência ao arrancamento no concreto e a resistência das soldas sejam maiores que as resistências à flexão ou tração do material da ligação.

3.4 Acomodação por deformações volumétricas

De acordo com o PCI (2001), a combinação de efeitos de retração, movimentação diferencial e dilatação térmica que podem causar grandes tensões no concreto e nas ligações. Estas tensões devem ser consideradas em projeto a fim de dimensionar a ligação com capacidade de absorver, resistir, ou permitir, de acordo com as requisições de projeto, movimentações aliviando, então, as tensões. Isto posto devido os efeitos destes esforços poderem aparecer depois de anos após a construção do edifício. 3.5 Durabilidade


As ligações devem ser resistentes aos ataques ambientais nas quais estarão sujeitas. Recomenda-se a proteção para as partes metálicas expostas, pois isto é muito importante ao assegurar um desempenho satisfatório por parte das ligações durante toda a vida útil da estrutura, ou seja, as ligações devem possuir uma vida útil equivalente ao da estrutura, caso contrário é necessário prover acesso às ligações para manutenções periódicas.

As proteções aplicáveis às ligações podem ser: galvanização; recobrimento com espumas poliméricas, recobrimento com concreto ou utilização de aço inoxidável. LATTA (1967b) observa que devido à diferença das temperaturas externas e internas, sendo os metais bons condutores do calor, pode ocorrer a condensação de umidade na ligação (quando a temperatura interna é maior que a temperatura externa) e, portanto, a proteção se faz necessária para manter a integridade da ligação durante a vida útil. Outra característica observada por LATTA (1967a) é a forma como a corrosão pode causar a falha da estabilidade do painel, não apenas a corrosão da ligação, mas também pelo efeito expansivo da corrosão sobre os componentes adjacentes, o que pode provocar o desmembramento entre os materiais. 3.6 Resistência ao fogo

Muitas das ligações dos painéis pré-fabricados de concreto não são vulneráveis ao fogo, não sendo necessário qualquer tipo de tratamento. Isto, pois, os elementos utilizados na ligação com o concreto proporcionam uma condutibilidade térmica que reduzem a temperatura do aço. Há, porém algumas ligações que devem ser protegidas contra o efeito do fogo, enfraquecendo a ligação, podendo causar a falha da ligação. A proteção das ligações pode ser por envolvimento através do uso de concreto, placas de gesso acartonado, mástique intumescente ou materiais de proteção contra fogo. (NPCAA, 2000). Apesar das partes metálicas embutidas no concreto terem temperaturas inferiores do que aquelas que não estão embutidas no concreto por causa da condutividade térmica do concreto, recomenda-se sempre aplicar proteção suficiente para as partes expostas dos itens conectados, tais como parafusos, cantoneiras metálicas, etc. (EUROCODE, 2000; CEB, 1991) 3.7 Facilidade de produção e montagem

A máxima economia proporcionada na construção com pré-fabricados é alcançada quando as ligações são mais simples possíveis e repetitivas, com desempenho adequado e com facilidade de produção. Caso contrário, a complexidade das ligações provoca maior dispêndio na fabricação das peças e na afixação nos painéis. Segundo FOWLER (2004), o projeto das ligações tem um importante efeito sobre o custo dos painéis, mas também afetam no custo dos equipamentos de içamento. As ligações de encaixe e com parafusos permitem que os painéis sejam rapidamente elevados e afixados na estrutura do edifício, para num segundo momento uma outra equipe realizar o alinhamento final e a fixação permanente.

De acordo com NPCAA (2000) e PCI (2001), a concepção do projeto de uma ligação visando à produtividade deve incidir sobre os seguintes aspectos: padronização e repetição de ligações e detalhes, quanto menor a quantidades de

detalhes e ligações, maior a produtividade. Deve-se visar, durante a concepção das ligações a velocidade de montagem na obra, de maneira a liberar o mais rápido possível o equipamento de içamento;

considerar a ergonomia no uso de equipamentos, tais como soldas e chaves, em posições inadequadas. Por exemplo, deve-se evitar a utilização de solda sob uma laje, sobre a cabeça do trabalhador;

evitar reforços e alta densidade de armadura, em certas condições vale o aumento do elemento para a redução e embutimento dos reforços;


evitar recortes em fôrmas, a fim de evitar a necessidade de excessivos e dispendiosos controles de qualidade;

atenção sobre a resistência e limitações de dimensões dos materiais; possibilitar ajustes, essencialmente todos os elementos pré-moldados devem

apresentar esta característica para compensar as suas deformações e alinhamento. Verificada a necessidade de adaptação da ligação durante a montagem, os projetistas e o engenheiro responsável pelo projeto devem ser consultado, verificando a segurança do dispositivo;

considerar as tolerâncias da estrutura, é necessário prever espaçamentos em projeto a fim de evitar necessidades de replanejamento das ligações durante a montagem, caso ocorra erro na execução da estrutura;

utilizar menor quantidade de ferragens possível, principalmente os insertes embutidos na concretagem, pois despendem tempo para serem locados de forma segura e precisa;

prover de sistemas de escoramento para os painéis, até a consolidação de todas as ligações. Esta medida proporciona melhores condições de montagem, liberando em menor tempo o equipamento de içamento dos elementos;

planejamento de içamento ou transporte utilizando as ligações, a maior interferência das ligações está relacionada ao tempo de colocação dos painéis e, conseqüentemente, ao tempo gasto no canteiro (mobilização de equipamentos e mão-de-obra).

3.8 Materiais

Os materiais mais utilizados nos dispositivos de ligação dos PPAC são o metálicos, devido, principalmente, às suas propriedades de resistência mecânica e ductilidade. Existe uma grande variedade de metais, que se diferenciam pela suas composições químicas podendo ser caracterizados como metais mais ou menos nobres e, conseqüentemente, mais ou menos propensos à corrosão. Segundo OLIVEIRA (2002), os principais metais utilizados para compor os dispositivos de ligação dos painéis são: o aço carbono (que pode ser revestido por galvanização ou eletroposição de metais como o zinco), o aço aclimável ou patinável e o aço inoxidável.

4 Tipos de ligações quanto à consolidação da ligação 4.1 Ligações por sobreposição de armadura de espera

Este tipo de ligação é geralmente empregado para ligar painéis auto-portantes para fachadas e pisos. Esta solução também é adequada para conectar elementos não portantes. As vantagens específicas com este tipo de ligação, comparadas com outras ligações, são: grandes tolerâncias, custo reduzido, resistência à corrosão (durabilidade) e resistência ao fogo. A grande desvantagem com este tipo de ligação é que os sistemas de fixação não fornecem estabilidade imediata para o sistema estrutural e, portanto, deve-se utilizar escoras temporárias ou outros fixadores durante a construção (ABCP-ABCIC., 2003).

4.2 Ligações soldadas

A ligação soldada é muita empregada na EUA e Canadá, mas raramente na Europa. Essas ligações são eficientes e podem ser facilmente ajustadas para condições variadas no campo. Todavia, o desempenho quanto à sua resistência e mesmo a sua


confiabilidade estrutural depende da qualidade da mão de obra. Na Europa, as regulamentações exigentes para aplicação de solda em canteiro, somadas às condições climáticas desfavoráveis, limitam bastante a aplicação deste tipo de solução. De acordo com PCI (2001), as soldas executadas em insertos adjacentes ao concreto, devido o alto calor produzido, podem ocasionar expansões térmicas e deformações no aço rompendo a ligação entre concreto e o aço, provocando a fissuração ou despedaçamento do concreto em torno da ligação. Para que este efeito seja reduzido podem ser utilizadas soldas de baixa temperatura, utilizar soldas intermitentes ou pequenas soldas parceladas.

4.3 Ligações parafusadas

As ligações parafusadas são utilizadas normalmente em painéis não portantes. Existem várias possibilidades de se fazer uso dos fixadores existentes como parafusos inseridos no concreto, trilhos para conectores inseridos no concreto, barras rosqueadas inseridas no concreto, etc. As ligações parafusadas podem ser desmontadas e promovem uma fixação imediata. Todavia, para superar os problemas causados pelos desvios construtivos, devem ser previstas tolerâncias em todas as direções para possíveis ajustes (ABCP-ABCIC, 2003). De acordo com OLIVEIRA (2002), o sistema de ligações parafusadas, pode ainda, ser divido em dois grupos: os pré-ancorados, nos quais os dispositivos metálicos são colocados antes da concretagem do painel; e os pós-ancorados, cujos dispositivos são instalados após a peça ser concretada.

5 Fatores de resistência para projeto Para o dimensionamento de ligações para painéis de fachada, deve-se utilizar os

mesmos procedimentos de cálculo indicados para as ligações estruturais, observando que, neste caso as cargas serão menores. Para o cálculo das ligações, os esforços de projeto devem ser calculados aplicando-se um fator de majoração de cargas, equivalente a 1,3 vezes as ações incidentes sobre os painéis. No entanto, o PCI (2001) observa que este fator de majoração deve ser analisado para o tipo de ligação a ser projetado. Em ligações altamente sensíveis à mudança da trajetória interna dos esforços, é necessário considerar fatores passíveis de ocorrerem e submeter a ligação para ações superestimadas.

A resistência ao arrancamento de um inserto no concreto deve ser baseada numa tensão uniforme agindo numa área efetiva a qual é definida pela região projetada pelo cone de tensões irradiando em direção à ligação a partir da borda do suporte da ancoragem (PCI, 2001). De acordo com KRIZ (1964), para consolos de concreto, quando transferem essencialmente esforços de cisalhamento, sendo o ELU governado pela resistência ao cisalhamento, é apropriado adotar um fator de redução da capacidade de carga de 0,85. Para elementos de flexão é recomendado que as ligações de apoio sejam projetadas para um mínimo de força tração, agindo paralelamente ao vão, da ordem de 20 % da reação estática no apoio, a menos que um valor menor seja justificado pelo emprego apropriado de almofadas de apoio (PCI, 2001).

Os insertos, perfis e outros componentes das ligações devem atender às normas referentes aos respectivos materiais empregados. Por exemplo, para o projeto de ligações com aço estrutural, deve-se atender às normas referentes às ligações metálicas e os insertos nos elementos pré-moldados devem atender a norma de concreto.

Preferencialmente, devem ocorrer as rupturas dúcteis proporcionadas pelos componentes metálicos, evitando a ruptura frágil do concreto. A falha da ligação, na respectiva ordem de preferência, deve ser: no material do corpo da ligação, no material dos insertos, nas interfaces dos insertos com o concreto e, por último, nas soldas.


6 Considerações Finais O presente artigo procurou mostrar que o projeto de ligações estruturais para painéis

pré-moldados de fachada envolve a consideração e a análise de diferentes critérios de projeto, envolvendo aspectos relacionados ao desempenho estrutural, à fabricação e à montagem das ligações. Com base no levantamento e estudo preliminar dos critérios aqui apresentados, as ligações com maior potencial de aplicação no Brasil, com maior interesse para recentes estudos futuros, são: a) ligação de gravidade painel-viga com consolos de concreto ou consolos metálicos (cantoneiras) nos painéis. Estas ligações são mais indicadas para painéis de fachada em edificações de múltiplos pavimentos; b) ligação de gravidade painel-pilar com consolo metálico no pilar e recesso no painel. Estas ligações são mais indicadas para painéis horizontais em galpões comerciais e industriais; c) ligações de contraventamento em barra, as quais são uma opção interessante tanto do ponto de vista econômico como em relação ao desempenho estrutural.

7 Referências ABCP-ABCIC. (2003). Manual de Sistemas Pré-Fabricados de Concreto. Tradução por

FERREIRA, M.A.; de: ACKER, A.

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