Em 1849, um jardineiro francês chamado Josef Monier inventou o princípio do concreto armado. Sua patente de 1881 marcou o início do uso significativo desse novo material. No mesmo ano, os engenheiros prussianos A. G. Wayss e M. Koenen entenderam o princípio básico do concreto armado, ou seja, que o aço absorve todas as tensões de tensão e o concreto fornece apenas resistência à compressão. A verdadeira teoria do concreto armado nasceu.

Uma zona de tensão fissurada é sempre considerada no projeto geral de construção em concreto armado, e essa condição por si só não representa um risco à segurança (embora possa haver algumas preocupações com relação à durabilidade). Porém, no processo de projetar uma conexão de placa de ancoragem de aço, esse assunto é claramente de maior importância, pois as fissuras em um material de base de ancoragem não apenas prejudicam a distribuição do estresse resultante das ancoragens carregadas, mas também levam a um sério mau funcionamento das ancoragens que não é adequado para esta condição.

Como engenheiro, você é o responsável por assumir na sua estratégia de projeto se o concreto está ou não fissurado na área de fixação, além de selecionar e projetar a conexão da placa de ancoragem de acordo. No entanto, você deve estar ciente de que os resultados desse processo podem variar significativamente, dependendo da suposição inicial e do sistema de ancoragem selecionado.

Como regra geral, é preciso presumir que o concreto está fissurado, a menos que seja provado o contrário (como a realização de uma análise de tensão minuciosa ou uma inspeção visual documentada de fissuras).

Para tomar uma decisão bem fundamentada, você pode estar interessado nos conceitos básicos de fixação em concreto fissurado, abordados neste artigo (o foco aqui são as condições estáticas; abordaremos as condições sísmicas em um artigo futuro). Todas as referências estão incluídas no final da página.

Quão fissurado será o concreto?

O concreto tem uma baixa resistência à tração, portanto, também são esperadas fissuras nas condições de serviço em componentes de flexão ou tensão. A experiência mostra que as larguras de fissuras resultantes de cargas quase estáticas (cargas mortas mais uma fração da carga ativa) não excedem o valor de w95% ~ 0,3 mm a 0,4 mm. Fissuras mais amplas são esperadas sob cargas máximas de serviço permitidas, que atingem de 95% a 0,5 mm a 0,6 mm [2],[3],[4].

Frequência relativa da largura da fissura medida

sob cargas máximas de serviço ([2],[3],[4])

Fissuras dependem de forças internas e externas.

As fissuras se formam em um membro reforçado, não apenas devido à ação das forças (transferidas da fixação ou de outros elementos na estrutura), mas também mais cedo, como resultado do processo de fixação do concreto (retração). Além disso, as tensões podem ocorrer por forças de restrição devido à diferenças de temperatura, deformação prejudicada ou assentamento da fundação que, por sua vez, podem causar fissuras. 

Se o concreto for tensionado, é provável que fissuras cruzem a ancoragem.

Observou-se que quando fissuras se formam em um membro de concreto, é altamente provável que eles cruzem o local da ancoragem direta ou tangencialmente [1]. Isso ocorre porque existem tensões de tração mais altas em torno da ancoragem, como resultado das tensões do aro associadas ao pré-esforço e carregamento da ancoragen e à concentração de tensão causada pela presença do furo da ancoragem (efeito de entalhe).

A probabilidade de ver fissuras se formarem em relação

à posição da ancoragem é muito alta, devido à concentração

de tensão e descontinuidade causada pela própria fixação.

O maior campo de tensão associado às fissuras reduz a carga.

Em concreto não fissurado, uma ancoragen carregada por tensão gera um padrão de tensão rotacionalmente simétrico ao redor da ancoragem [1]. Se a ancoragem estiver localizada em fissuras, as tensões de tração não poderão mais ser transferidas através do plano de fissuras e não serão distribuídas rotacionalmente (perturbação do campo de tensão rotacional). Isso reduz a carga de falha no caso de falha do cone de concreto.

Distribuição de forças na zona de ancoragem

em concreto não fissurado e fissurado [1]

Uma ancoragem projetada em concreto não fissurado pode exibir escorregamento descontrolado quando carregada em concreto tensionado.

O efeito do fissuramento não ocorre apenas no pico de carga da fixação. De fato, o comportamento do deslocamento da carga também pode variar significativamente de acordo com a capacidade da ancoragem de responder à abertura do entalhe. Por exemplo, as acoragens de expansão do torque controlado que não são adequadas para aplicações em concreto fissurado podem exibir escorregamento descontrolado quando carregadas em tensão nas fissuras. Deslocamentos não controlados que causam desvios imprevisíveis são um risco para o SLS e o SLU, especialmente para algumas aplicações como estruturas independentes, consolas e conexões de vigas rígidas.

Curvas esquemáticas de deslocamento de carga de ancoragens controladas

por torque testadas [1]

em tensão em concreto fissurado e não fissurado

a) Ancoragens adequadas para uso em concreto fissurado

b) Âncoras não adequadas para uso em concreto fissurado

Conclusão

Em geral, são esperadas fissuras no concreto e a provável localização das fissuras pode ser facilmente prevista na posição da ancoragem, implicando uma redução da capacidade de carga ou deformações mais elevadas. Recomendamos que você sempre considere o concreto como fissurado em seu projeto, a menos que lide com aplicações em que seja claro que o concreto nunca será tensionado, como fixação leve em elementos de concreto pré-tensionado (a ser provado em qualquer caso). Caso contrário, as ancoragens qualificadas para uso em concreto tensionado devem ser usadas para garantir a segurança através de um design adequado, enquanto soluções para as quais o desempenho não foi avaliado nessa condição não podem garantir confiabilidade adequada.

Referências

[1] Eligehausen R.; Mallee, R.; Silva, J.F. (2006): Anchorage in concrete construction, Ernst & Sohn, Berlin 2006

[2]Schiessl, P. (1986): Crack influence of the durability of reinforced and prestressed concrete components. Schriftenreihe des Deutschen Ausschuss für Stahlbeton, No. 370, Ernst & Sohn, Berlin 1986 (in German)

[3] Bergmeister, K. (1988): Stochastic in fixing technology based on realistic influenced parameters, Doctor Thesis, University of Innsbruck, 1988 (in German)

[4] Eligehausen, R.; Bozenhardt, A. (1989): Crack widths as measured in actual structures and conclusions for the testing of fastening elements. Report No. 1/42-89/9, Institute of Construction Materials, University of Stuttgart, August 1989