O dimensionamento de ligações aço-betão é uma tarefa fundamental e crítica para a segurança em muitos projetos de construção. Com base na investigação da Hilti publicada na revista New Civil Engineer, que explorou a experiência de mais de 100 engenheiros civis em exercício, 79% afirmam despender até 4 horas no dimensionamento de uma ligação aço-betão típica e na elaboração do respetivo relatório.
De acordo com a experiência de engenharia, com a seleção adequada de ferramentas de software, o tempo de dimensionamento de uma ligação individual é reduzido em média 50%. Com base na nossa própria investigação sobre mais de 600 engenheiros estruturais que introduziram dados na nossa Calculadora de Eficiência, as reduções de tempo em ligações muito complexas podem atingir até 80%.
Tudo de acordo com a norma, mas qual?
Quando o Eurocódigo foi desenvolvido pela primeira vez, o dimensionamento de ancoragens não estava suficientemente consolidado para justificar a sua inclusão nas normas de dimensionamento EN. Na sua maioria, eram abrangidas pela ETAG 001, desenvolvida pela EOTA (Organização Europeia para a Avaliação Técnica), incluindo 2 anexos fundamentais — C e E.
Para benefício do engenheiro de dimensionamento, todas estas diretrizes de dimensionamento estão agora reunidas no novo documento de dimensionamento EN 1992-4, que é atualmente uma norma de dimensionamento de aplicação obrigatória nos países sob a alçada das normas EN, com adoção praticamente completa. No entanto, o núcleo da EN 1992-4 mantém muitas das disposições de dimensionamento da ETAG 001: Anexo C, TR 029 e TR 045 e, como tal, as diferenças são limitadas.
Mas a EN não é a única norma abrangida pelo IDEA StatiCa. Consulte o quadro abaixo com todos os códigos incluídos no IDEA StatiCa para ancoragens.
Normas suportadas para ancoragens no IDEA StatiCa
| EN | EN 1992-4 |
| AISC | AISC 360-16-J9ACI 318-14-Chapter 17 |
| CISC | CSA a23.3-14 |
| AUS | AS 5216:2018 |
As outras normas suportadas pelo IDEA StatiCa (China, Hong Kong, Rússia, Índia) não dispõem de prescrições diretas para o dimensionamento de ancoragens. A verificação do betão à compressão está contemplada para todas as normas.
Como o IDEA StatiCa satisfaz o AISC/ACI, o Eurocódigo e outros
O método CBFEM está na base dos dois softwares mais poderosos para o dimensionamento de ancoragens, o IDEA StatiCa e o PROFIS Engineering Suite da Hilti. O CBFEM é conveniente para simplificar o bloco de betão como elementos de contacto 2D. Eis alguns princípios sobre como o IDEA StatiCa trata os modelos aço-betão:
- A ligação entre o betão e a placa de base resiste apenas à compressão.
- A compressão é transferida através do modelo de solo de Winkler-Pasternak, que representa as deformações do bloco de betão.
- A força de tração entre a placa de base e o bloco de betão é suportada pelos parafusos de ancoragem.
- A força de corte é transferida por atrito entre a placa de base e o bloco de betão, por chaveta de corte ou por corte dos parafusos de ancoragem.
- A resistência das âncoras ao corte é avaliada analiticamente.
- O atrito é modelado como uma restrição completa de ponto único no plano do contacto placa de base–betão.
- A chaveta de corte é modelada por elementos de casca e restringida a meio da profundidade de embebimento no bloco de betão, excluindo a argamassa de nivelamento, o que corresponde à hipótese de tensão de apoio uniforme da chaveta de corte sobre o betão.
Se desejar saber mais sobre os princípios e procedimentos mais importantes utilizados no CBFEM, recomendamos vivamente a consulta do nosso Enquadramento teórico geral.
No nosso enquadramento teórico, pode também encontrar a forma como o IDEA StatiCa trata as ligações aço-betão do ponto de vista dos requisitos específicos de cada norma.
AISC
Eurocódigo
Para outras normas nacionais, consulte o nosso Centro de Suporte.
3 formas de modelar uma ligação aço-betão
Chega de teoria, vamos à prática! Quando se trata de possibilidades de dimensionamento, não importa realmente que tipo de ligação de ancoragem precisa de modelar e calcular. A flexibilidade do IDEA StatiCa permite-lhe modelar bases de pilares, balaustradas, guardas ou ancoragens de varões sem quaisquer limitações de topologia.
Pode modelar a sua ligação de três formas diferentes.
A primeira abordagem consiste em modelar a ligação utilizando o nosso assistente de ligação. Aqui, pode tirar partido de quatro topologias diferentes com a possibilidade de dimensionamento com escolha de ligação a momento ou a corte.
Não precisa de recear limitações de dimensionamento no assistente. A possibilidade de escolher entre uma vasta gama de materiais e operações de fabrico permite-lhe dar asas à sua imaginação e criatividade no dimensionamento.
Em alguns casos, é necessário começar a dimensionar a sua ligação de raiz. Mesmo neste caso, não precisa de recear processos complicados. A maioria dos seus detalhes de ancoragem poderá ser dimensionada em minutos.
Veja como dimensionar uma ligação aço-betão em menos de 3 minutos.
Por último, mas não menos importante, pode importar o seu modelo de ancoragem do seu software CAD utilizando as nossas ligações BIM. Para produtos Autodesk – Advance Steel e Revit, os blocos de betão são importados com o modelo. Para o Tekla Structures, é necessário utilizar uma solução alternativa para ultrapassar esta limitação.
Também pode utilizar a ligação BIM a partir de software de análise por elementos finitos; nesse caso, apenas terá de estar preparado para modelar o bloco de betão diretamente no IDEA StatiCa.
Verificação normativa de ligações aço-betão
O IDEA StatiCa abrange todas as verificações necessárias da placa de base, a maioria das verificações do betão e das âncoras. O IDEA StatiCa não abrange todas as verificações das âncoras pós-instaladas. A razão é a falta de informação, por exemplo, a resistência ao corte da cola de âncoras coladas ou a força de fendilhamento de fixadores controlados por binário. Para tal, é necessário utilizar software especializado. Aqui, a sugestão é bastante simples — o único que utiliza CBFEM é o PROFIS da Hilti. Leia mais sobre o método CBFEM utilizado no PROFIS Engineering Suite.
Âncoras com placa de anilha (embebidas):
- Aço à tração
- Aço ao corte (com ou sem braço de alavanca)
- Rotura do betão por arrancamento (cone) à tração
- Arrancamento
- Rotura do betão por alavanca ao corte
- Rotura do betão por explosão
- Rotura do betão na aresta
- NÃO POSSÍVEL - Fendilhamento do betão - consulte informação do fabricante
Âncoras retas (pós-instaladas):
- Aço à tração
- Aço ao corte (com ou sem braço de alavanca)
- Rotura do betão por arrancamento (cone) à tração
- Rotura do betão por alavanca ao corte
- Rotura do betão na aresta
- NÃO POSSÍVEL - Arrancamento – consulte informação do fabricante
- NÃO POSSÍVEL - Rotura combinada por arrancamento e rotura do betão - consulte informação do fabricante
- NÃO POSSÍVEL - Fendilhamento do betão – consulte informação do fabricante
No passado, deparámo-nos frequentemente com o requisito de verificações para placa de base parcialmente apoiada que o IDEA StatiCa não conseguia tratar. Desde a versão 20, esta verificação em falta está disponível.
Seja seguro, poupe tempo, otimize!
O dimensionamento de ligações aço-betão pode ser um trabalho muito moroso e exigente, mas o conjunto de ferramentas adequado pode reduzir rapidamente a quantidade de trabalho. É por isso que o cálculo de ligações de fundações em aço sobre um bloco de betão é uma das funcionalidades mais utilizadas e solicitadas no IDEA StatiCa. Se desejar verificar como o IDEA StatiCa pode ajudá-lo a dimensionar ancoragens de forma mais rápida e eficiente, pode experimentá-lo gratuitamente durante 14 dias.
A ancoragem é também um dos temas mais frequentemente abordados nos nossos webinars. As respetivas gravações estão disponíveis no nosso Centro de Suporte.
