ligacoes acobetao 13julho2012 final

1 Hilti / Dep. Eng. / 2012 www.hilti.pt ERFA HY 200 MO-xxx I Mar 2012

Sessão de formação: Dimensionamento de ligações Aço-Betão

Um passo gigante!

Rui Gomes

Tiago Lopes

2 Hilti / Dep. Eng. / 2012 www.hilti.pt

0. Sumário

1. Hilti

2. Enquadramento e materiais base

3. Famílias de Ancoragens

4. Princípios de Transferência de Cargas

5. Método de Cálculo

6. Ancoragens Hilti

7. Propriedades adicionais (Corrosão/Fogo)

Instalação de ancoragens (exterior) / Pausa

8. Software Profis - Exemplo de cálculo

9. Teste ás ancoragens

Hilti.ppt



O que é uma ancoragem?

Ancoragem:

Elemento pós-instalado, tipicamente de secção circular,

com um determinado embebimento e que promove a

transferência de cargas do elemento a fixar para o

material base Material Base

Elemento a fixar

Ancoragens N

V

V

Esforços actuantes (N, V, M)



Exemplos de aplicações comuns

Vigas / Cachorros

Tirantes Reforço / Reabilitação

Pilares / Postes

Carris, via betonada

Escadas



A correcta definição é de extrema importância para o estudo da ligação

Betão Blocos de betão

Betão leve Pedra natural Tijolo vazado

Avaliar especialmente:

• Maciço vs Vazado

• Estado de tensão interna (tracção vs compressão)

• Homogeneidade vs Heterogeneidade

Tijolo maciço …



Divisão fundamental

Mecânicas

Químicas

Metálicas Plásticas

Ancoragens Mecânicas transferem as cargas por princípios

de transferência de carga mecânicos (forma ou atrito)

Ancoragens Químicas resultam da

combinação do químico com um

elemento metálico

../VÍDEOS HILTI/BUCHAS/hslb.avi



Ancoragens mecânicas

Vantagens (no geral):

• Total capacidade de carga imediatamente após instalação

• Diferentes níveis de protecção à corrosão

• Tempo ilimitado de armazenamento

Desvantagens (no geral):

• Comparativamente a ancoragens químicas, aproximadamente

50% maiores afastamentos entre ancoragens e a bordos

• No caso de furos cheios de água maior propensão à corrosão

../Apresentação Hilti-Tecnologias 2006/Vídeos Hilti/HST.avi



Ancoragens químicas

Vantagens (no geral):

• Extraordinária performance (solução para qualquer nível de carga)

• Possibilidade de curtas distâncias a bordos e entre ancoragens

• Flexibilidade dos elementos a fixar (dimensões, resistência à corrosão)

• Furo totalmente preenchido impede a penetração da água

• Flexibilidade de aplicação em diferentes materiais base (injecção)

Desvantagens (no geral):

• Impossibilidade de aplicação imediata de carga (cura de 30min a 24 h)

• Tempo de armazenamento limitado



Ancoragens mecânicas vs Ancoragens químicas

Ancoragens mecânicas Ancoragens químicas

../../../VÍDEOS HILTI/BUCHAS/hslb.avi


4. Princípios de Transferência de Carga

2 Famílias de ancoragens = 3 Princípios de transferência de carga

Aderência

Expansão

Forma

N

D D

N

R R N R N R

N


1982

1º Método de dimensionamento para ancoragens em Betão

Publicado mundialmente pela Hilti

1997

EOTA publica ETAG No. 001

1ª Norma Europeia para dimensionamento de ancoragens

1989

Criada a organização EOTA

(European Organisation for Technical Approvals)


Contextualização


Combinação de Cargas

Acções de Cálculo


Modos de rotura




Modos de rotura



ukSsRk fAN ,

Avaliação para a ancoragem mais solicitada:

AS Menor secção da ancoragem

fuk Resistência característica última do aço

Nrk,s Poderá ser consultado na respectiva ficha técnica

Ms

sRk

sRd

NN

,

,

N

Valor resistente para dimensionamento:

Ms Coeficiente parcial de segurança do aço (consultar ETA)


Modos de rotura: Tracção – Aço


Mp

pRk

pRd

NN

,

,

N Avaliação para a ancoragem mais solicitada:

pRkN ,

Valor resultante de ensaios e específico para cada

ancoragem. Consultar a ETA respectiva

Valores disponíveis para o caso de betão fendilhado

e não fendilhado


Mp Coeficiente parcial de segurança

ao arranque (consultar ETA)


Modos de rotura: Tracção – Betão – Arranque (pull-out)


Avaliação da resistência do grupo de ancoragens:

NucrNreNecNs

Nc

Nc

cRkcRkA

ANN ,,,,0

,

,0

,,

• Resistência de uma ancoragem isolada em betão fendilhado e sem

influências de bordo ou ancoragens vizinhas

• Superfície de falha para uma ancoragem isolada com as condições descritas

• Superfície de falha efectivamente mobilizada para uma ancoragem

• Factores correctivos ao valor de resistência base

N


Modos de rotura: Tracção – Betão – Cone de betão

Mc

cRk

cRd

NN

,

,


Mc Coeficiente parcial de segurança ao cone betão (consultar ETA)


ccr,N

N h

ef

0

,NcA



N

ccr,N ccr,N

hef

s

≤ 2 ccr,N

N

Ccr,N

hef

c

• Espaçamento entre ancoragens: • Limites do material base

• Ancoragem isolada

Superfície

de rotura

NucrNreNecNs

Nc

Nc

cRkcRkA

ANN ,,,,0

,

,0

,,

5.1

150,

0

, 2.7 efcubeckcRk hfN

22

,

0

, 94 efNcrNc hcA ccr,N = 1.5hef

Não

! Verificar a

resistência!

Sem

influência

N rk,c

s min

s cr

Não

! Verificar a

resistência!

Sem

influência

N rk,c

c min

c cr




Factores correctivos:

• Influência do bordo;

• Excentricidade da carga;

• Armadura do betão;

• Estado de tensão do betão

(fendilhado vs. não fendilhado).

NucrNreNecNs

Nc

Nc

cRkcRkA

ANN ,,,,0

,

,0

,,

13.07.0 ,, NcrNs cc

121

1

N,crNN,ec

s/e

1200

5.0, ef

Nre

h

01.N,ucr

41.N,ucr


Este modo de falha tipicamente não ocorre se

forem cumpridos os seguintes parâmetros:

Consultar os valores acima referidos na ETA respectiva

Fendilhação (“splitting”)

N

• mínima distância ao bordo (cmin)

• espaçamento mínimo (smin)

• espessura mínima de betão (hmin)


Modos de rotura: Tracção – Betão – Fendilhação





Modos de rotura


ukSsRk fAV 5.0,


AS Secção transversa do aço sujeita ao corte

fuk Resistência característica última do aço

Vrk,s Poderá ser consultado na respectiva ficha técnica

Ms

sRk

sRd

VV

,

,



V


Modos de rotura: Corte – Aço – Corte “puro”



Factor de flexão

Momento resistente da ancoragem (consultar a ETA respectiva)

Braço do binário das forças



sRkM

smRk

MV

,

,

Ms

smRk

smRd

VV

,

,

V


Modos de rotura: Corte – Aço – Flexão


d.e 501

1e

01.M

02.M

Com/Sem porca contra o betão Liberdade de flexão

Por exemplo:

argamassas de

preenchimento


Modos de rotura: Corte – Aço – Flexão


Avaliação da resistência do grupo de ancoragens:

VucrVVecVsVh

Vc

Vc

cRkcRkA

AVV ,,,,,0

,

,0

,,

• Resistência de uma ancoragem isolada em betão fendilhado e sem

influências de outro bordo ou ancoragens vizinhas

• Superfície de falha para uma ancoragem isolada com as condições descritas

• Superfície de falha efectivamente mobilizada para uma ancoragem

• Factores correctivos ao valor de resistência base

V


Modos de rotura: Corte – Betão – Cedência do bordo

Mc

cRk

cRd

VV

,

,


Mc Coeficiente parcial de segurança ao cone betão (consultar ETA)




• Espaçamento entre ancoragens: • Limites do material base

• Ancoragem isolada

VucrVVecVsVh

Vc

Vc

cRkcRkA

AVV ,,,,,0

,

,0

,,

Superfície de

falha padrão

1.5c

1 V

2

111

0

, 5.45.13 cccA vc

511

200 450 .

cube,ck

.

fc,Rk cf

dd.V




Factores correctivos:

• Influência da espessura;

• Influência do bordo;

• Excentricidade da carga;

• Influência do ângulo da força;

• Estado de tensão do betão

(fendilhado vs. não fendilhado).

15.1

3/1

1,

h

cVh

15.1

3.07.01

2,

c

cVs

132

1

1

ceV

V,ec

)sin(5.0)cos(

1,

V

01.N,ucr

41.N,ucr

VucrVVecVsVh

Vc

Vc

cRkcRkA

AVV ,,,,,0

,

,0

,,


Mcp

cpRk

cpRd

VV

,

,


Mcp Coeficiente parcial de segurança para pry-out (consultar ETA)

Avaliação para o grupo de ancoragens:

cunha de betão

V c,Rkcp,Rk NkV

NRk,c – resistência característica do cone de betão

K é indicado na ETA respectiva mas, tipicamente:

k=1 hef < 60 mm

k=2 hef ≥ 60 mm

situação de rotura


Modos de rotura: Corte – Betão – Efeito alavanca (pry-out)





Modos de rotura


Sendo verificada a segurança para a tracção e o corte…

= 2.0 se N ou V estão condicionados pela falha do aço

= 1.5 se N ou V estão condicionados por qualquer outro modo de falha

N

V

F

… resta avaliar a combinação N+V:

1

VN2

2.1 VN 1

V

2

1

Bastante conservativo

Análise mais precisa e realista da combinação N+V

Rd

SdV

V

V 0.1V

Rd

SdN

N

N 0.1N

1,2 N

1,0

1,2 1,0 0,2

0,2


Modos de rotura: Combinação de cargas


Material Base Químicos Hilti (sem odor e sem estireno!) Elementos metálicos

Maior tensão de aderência: 20 N/mm2

Maior tempo de trabalhabilidade (12 min) e

menor tempo de cura (30 min)

Princípio de transferência de cargas:

aderência + expansão!

Não é necessária limpeza dos furos!

Perda mínima de desempenho em betão

fendilhado (8%)!

HIS

Disponíveis em vários materiais:

• Galvanizado

• Inox A4

6. Ancoragens Hilti


HIT-HY200-A

HIT-Z

HIT-V

Varão Nervurado

HY 200.pptx


Material Base Químicos Hilti (sem odor e sem estireno!) Elementos metálicos

HIT-RE 500

HIT-HY 70

HVU

Cura lenta (8h)

Até M39… ou mais!

Aplicações submersas!

Cura rápida (30min)

Até M39

HAS-TZ

HAS/HIT-V

HIS

HIT-SC (camisa) + HAS (macho)

Disponíveis em vários materiais:

• Galvanizado

• Galvanizado a Quente

• Inox A4

HIT-SC (camisa) + HIT-IG (fêmea)

6. Ancoragens Hilti


Cura rápida (1h)

Específica para

aplicações em alvenaria

maciça e vazada!


Extra - Pesada

Pesada

Nível de carga Solução Hilti Características

Diversas

cabeças:

1 2 3

Particularidade:

Removível

Particularidade:

Controlo do torque

(cabeça ) 2

HDA (até 128KN)

HSL-3 (até 62KN)

6. Ancoragens Hilti

Ancoragens mecânicas Disponíveis em vários materiais:

• Galvanizado


• Inox A4

../CD de Formação/VÍDEOS HILTI/BUCHAS/HDA.avi


Média

Ligeira / Média

Nível de carga Solução Hilti Características

HSA (até 33KN)

HST (até 40KN)

HSC (até 16KN) HKD (até 24KN) HUS-H (até 15KN)

HST

Parecidas mas

incomparáveis!

Principal

Ponto de diferenciação

Primeira ancoragem a receber a ETA!

Facilidade, controlo e

rapidez na aplicação

6. Ancoragens Hilti

Ancoragens mecânicas Disponíveis em vários materiais:

• Galvanizado


• Inox A4


Exemplo: HDA

6. Ancoragens Hilti

Detalhes de instalação

Para evitar erros... consultar criteriosamente as indicações das fichas técnicas da ancoragem!


7. Propriedades adicionais

Diferentes tipos de corrosão e ambientes corrosivos

Homogénea Contacto Pitting (aços inox) Contacto

– Túneis rodoviários

– Atmosferas industriais

– Proximidade do mar

– Estações de tratamento de águas

– Piscinas interiores

– Plataformas petrolíferas

Ambientes

Altamente Corrosivos:

Considerar sempre o efeito da corrosão nas ancoragens atendendo à previsão da vida útil da ligação



Diferentes curvas para diferentes tipos de construção

Curva ISO 834

Curva ZTV

Sta

ndard

para

Mate

riais

de

Constr

ução

Esp

ecífic

a p

ara

Tú

neis

(exem

plo

)



Efeito do fogo na resistência das ancoragens

Rd. (KN)

Std.

(no fire)

21.8

26.7

36.2

74.5

15.6

19.7

24.1

33.6

46.9

61.7

Curva ISO 834


8. Software Profis Anchor 2

Estudo das ligações atendendo às mais recentes normas e aprovações

../../Public/Desktop/Hilti PROFIS Anchor.lnk


Obrigado.

ligacoes acobetao 13julho2012 final

Documents

estado de

excentricidade

grupo de ancoragens

ancoragem

corte beto

ptavaliao

ptmaterial

galvanizado