Ao despejar concreto fresco, os parafusos de ancoragem moldados no local são embutidos naquele momento, criando a conexão sólida necessária para edifícios novos onde as cargas pesadas e a resistência a terremotos são mais importantes. Para estruturas antigas que precisam de atualizações ou reforços, utilizam-se ancoragens pós-instaladas. Estas podem ser de tipo mecânico ou químico, sendo instaladas em concreto já endurecido posteriormente. Elas oferecem aos construtores a flexibilidade necessária, mas exigem limpeza cuidadosa dos furos e etapas precisas de instalação. Os sistemas moldados no local suportam muito bem forças de tração e tensões laterais, além de tolerarem melhor movimentos durante terremotos. As ancoragens mecânicas pós-instaladas funcionam muito bem quando apenas a força de tração direta é relevante, enquanto as versões químicas resistem surpreendentemente bem mesmo em situações de concreto fissurado e também em unidades de alvenaria de concreto.
O formato em L dessas âncoras curvadas ajuda a impedir que sejam arrancadas de fundações rasas, como as usadas em postes de iluminação pública. O seu design permite que agarrem mais concreto quando submetidas a forças ascendentes e pressão lateral do vento. Para aplicações mais pesadas, como suportes de máquinas ou ligação de estruturas de aço, âncoras retas funcionam melhor quando combinadas com chapas de base. Essas distribuem o peso por áreas maiores do concreto, razão pela qual equipes de construção geralmente as preferem em grandes projetos. Hastes roscadas oferecem outra solução onde ajustes são importantes. Elas se encaixam bem em colunas de aço e componentes estruturais. Quando os operários instalam essas hastes em pequenos furos preenchidos com argamassa, a montagem torna-se muito mais estável em locais onde as vibrações são comuns. Além disso, essa configuração suporta bem as variações de temperatura, algo que é muito importante em fábricas e outros ambientes industriais.
Âncoras químicas funcionam utilizando resinas epóxi ou híbridas para fixar barras roscadas dentro de furos perfurados. Isso cria uma distribuição uniforme de tensão nos pontos de ancoragem e mantém o funcionamento adequado mesmo ao lidar com concreto fissurado ou Unidades de Alvenaria de Concreto (CMUs). Por outro lado, as âncoras mecânicas dependem de forças de expansão, como cunhas, mangas ou insertos. Estas são geralmente opções mais baratas para concreto sólido e sem rachaduras, mas não resistem tão bem em materiais frágeis ou de baixa resistência. Testes realizados durante terremotos mostram que as âncoras químicas mantêm cerca de 90% da sua resistência após ciclos repetidos de tensão, enquanto as mecânicas conseguem apenas cerca de 60 a 70%. No que diz respeito a paredes de CMU, particularmente aquelas com cavidades para conectores de parede, as âncoras adesivas impedem que os blocos se fendam. Já as âncoras de cunha podem causar problemas como lascamento ou rompimento do material central dos blocos, o que ninguém deseja enfrentar.
A resistência à tração de um parafuso de ancoragem basicamente nos indica quanta força de tração ele pode suportar antes de ficar permanentemente deformado. A norma ASTM F1554 estabelece as regras para esses parafusos, e o Grau 55 se destaca por possuir uma resistência mínima ao escoamento de cerca de 55.000 psi. O que torna este grau especial é a sua capacidade de se deformar sem quebrar, o que ajuda a absorver energia durante movimentos. É por isso que os engenheiros costumam optar pelo Grau 55 ao lidar com elementos que vibram ou se movimentam, como suportes de pontes ou conexões para resistência a terremotos. Por outro lado, o Grau 105 oferece uma resistência muito maior a cargas estáticas, com um mínimo de cerca de 105.000 psi. Isso o torna ideal para estruturas fixas, como blocos de fundação de edifícios altos ou suportes para máquinas pesadas. No entanto, há uma compensação, já que o Grau 105 se alonga apenas cerca de 15%, comparado aos 21% do Grau 55. Assim, se a aplicação exigir alguma flexibilidade controlada em vez de apenas força bruta, o Grau 55 costuma ser a escolha mais adequada, apesar de seus números de resistência menores.
| Propriedade | ASTM F1554 Grau 55 | ASTM F1554 Grau 105 |
|---|---|---|
| Limite de Escoamento | 55.000 psi | 105.000 psi |
| Resistência à Tração | 75.000–95.000 psi | 125.000–150.000 psi |
| Alongamento | 21% Mín | 15% min |
| Caso de uso típico | Dinâmico/vibração, sísmico | Cargas estáticas elevadas |
A resistência ao cisalhamento de um parafuso de ancoragem basicamente nos indica quão bem ele consegue suportar forças laterais que o empurram pelos lados, em vez de forças diretas — algo que os engenheiros consideram muito importante ao lidar com fenômenos como ventos fortes, terremotos agitando edifícios ou máquinas vibrando nas proximidades. Agora vamos falar sobre a distância até a borda, que significa simplesmente medir a que distância do centro do nosso parafuso está a borda mais próxima do elemento de concreto no qual estamos realizando a ancoragem. De acordo com as orientações do AISC Design Guide 1, se quisermos que nossos parafusos funcionem corretamente sem perda de resistência, precisamos manter essa distância pelo menos sete vezes maior que o diâmetro real do próprio parafuso. Assim, por exemplo, se alguém instalar um parafuso com diâmetro de uma polegada, deverá deixar pelo menos sete polegadas inteiras entre o parafuso e a borda da parede ou do piso de concreto. Seguir essas regras ajuda a garantir que tudo permaneça estável sob tensão, evitando aquelas surpresas indesejadas nas quais o concreto trinca inesperadamente exatamente onde menos esperamos.
O tipo de material utilizado em parafusos de ancoragem faz realmente diferença quanto ao desempenho ao longo do tempo e à durabilidade. O aço carbono é bastante acessível e oferece boa resistência à tração para aplicações em ambientes internos onde não há umidade. Porém, deixar esses parafusos expostos ao ar livre ou em áreas úmidas sem proteção? Eles começam a enferrujar rapidamente. A galvanização a quente muda esse cenário, pois liga o zinco à superfície do aço em nível molecular, combatendo eficazmente a corrosão em condições externas comuns. Ainda assim, vale notar que esse tratamento também se degrada com o tempo se exposto a solos ácidos ou produtos químicos agressivos. Quando se trata de estruturas costeiras, estações de tratamento de esgoto ou fábricas que manipulam produtos químicos, o aço inoxidável torna-se a opção preferencial. Especificamente no que diz respeito às normas ASTM, como A193 B8M ou B8 (que abrangem os graus 316 e 304), esses materiais resistem a diversos tipos de forças corrosivas, incluindo corrosão por pites, danos por fresta e trincas por tensão. Testes práticos mostram que esses parafusos podem continuar funcionando adequadamente por meio século ou mais, mesmo quando constantemente expostos à água do mar.
| Material | Melhor para | Limitação |
|---|---|---|
| Aço carbono | Projetos orçamentários, ambientes internos secos | Propenso à corrosão sem revestimento |
| Aço Galvanizado | Estruturas externas, climas amenos | O zinco degrada em solos ácidos |
| Aço inoxidável | Exposição costeira/química | Custo inicial mais alto |
A correta especificação evita incompatibilidade galvânica (por exemplo, combinar ancoragens inoxidáveis com arruelas de aço carbono) e mitiga o fendilhamento por corrosão sob tensão induzida por cloretos—considerações essenciais para conexões duráveis e conformes ao código.
Obter a especificação ASTM correta é muito importante para a confiabilidade das estruturas. Considere a ASTM A307, por exemplo. Esses são basicamente parafusos de aço carbono de baixa a média resistência, destinados a usos comuns, nada realmente importante. A maioria das pessoas não os recomenda para pontos principais de fixação estrutural, pois simplesmente não são feitos para esse tipo de esforço. Agora, considere a ASTM F1554, que trata de parafusos de fixação pesados que passaram por tratamento térmico. O Grau 55 oferece um bom equilíbrio entre flexibilidade e resistência, tornando-o adequado para locais onde possa haver vibração ou movimento causado por terremotos. O Grau 105 vai além, com resistência extra necessária para fundações robustas que precisam manter tudo unido sem flexionar. Ao trabalhar em áreas propensas à ferrugem e corrosão, os engenheiros costumam optar por parafusos ASTM F593 de aço inoxidável, feitos de ligas de cromo-níquel como o Tipo 304 ou 316. Esses duram muito mais do que alternativas comuns de aço carbono ou galvanizadas, que tendem a se degradar com o tempo. Antes de finalizar qualquer projeto, os profissionais verificam cuidadosamente os relatórios de teste de usina e garantem que todas as certificações estejam alinhadas com as necessidades reais do projeto em termos de cargas, fatores ambientais e regulamentos locais de construção, incluindo as normas do IBC, as diretrizes ACI 318 e os requisitos ASCE 7. Pequenos detalhes também são importantes: profundidade adequada de embutimento, furos corretamente alinhados, ajustes precisos de torque e inspeções completas de acordo com as especificações AISC DG1 e ACI 355.4, tudo isso contribui para melhores resultados. O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia investigou isso e descobriu algo alarmante. Pontes que utilizaram parafusos não especificados corretamente apresentaram cerca de 30% menos resistência à fadiga. Portanto, lembre-se: seguir essas normas não é apenas burocracia, é garantir que os edifícios permaneçam seguros e firmes.
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