ICS 21.060.99
JUN:2002
2º Projeto 04:003.01-081
Chumbadores mecânicos pós-instalados em concreto – Avaliação do desempenho ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas Sede: Rio de Janeiro Av. Treze Treze de de Maio, Maio, 13 / 28º 28º andar andar CEP 20003-900 – Caixa Postal 1680 Rio de Janeiro Janeiro – RJ Tel.: PABX (21) 210-3122 Fax: (21) 220-1762/220-6436 Endereço eletrônico: www.abnt.org.br
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Origem: Projeto 04:003.01-081:1997 ABNT CB-04 Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamentos Equipament os Mecânicos CE 04:003.01- Comissão de Estudo de Elementos de Fixação 04:003.01-081 Mechanical Anchors Post-Installed in concrete, Evaluating the Performance. Descriptors: Anchors, Test for anchors, Mechanical anchors. Esta Norma foi baseada em ACI 355.2-00 – Evaluating the Performance of Post-Installed Mechanical Anchors in Concrete do “American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan.” Palavra(s)-chave: Palavra( s)-chave: Chumbadores. Avaliação de chumbadores. Chumbadores mecânicos
35 páginas
Sumário Prefácio 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Objetivo Referências normativas Definições Definições e notações notações Requisitos para identificação do chumbador Requisitos gerais Requisitos para as placas de concreto, instalação e condução dos ensaios Ensaios de referência Ensaios de confiabilidade Ensaios de condições de serviço Estabelecimento da categoria do chumbador Apresentação dos dados dos chumbadores Requisitos para órgãos independentes de ensaio e avaliação
Anexos Anexo A.1 – Procedimentos para padronização dos resultados Anexo A.2 – Procedimentos para determinar as resistências características . Anexo A.3 – Requisitos par a placas de concreto Anexo B – Bibliografia Prefácio A ABNT ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas , é o Fórum Fóru m Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros). Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS circulam para Consulta Pública entre os associados da ABNT e demais interessados.
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Projeto 04:003.01-081:2002 1 Objetivo 1.1 Esta Norma estabelece programas de ensaios e requi sitos para avaliação de chumbadores mecânicos de pós concretagem, para uso em concreto, sob critérios de projeto da NBR 6118. Os critérios são estabelecidos para determinar se os chumbadores são aceitáveis apenas para uso em concreto não sujeito a fissuração, ou para uso indiferentemente em concreto sujeito ou não a fissuração. São estabelecidas categorias de desempenho para chumbadores, assim como os critérios para que se classifique chumbadores em cada categoria. As categorias de desempenho são utilizadas por NBR 6118 definindo fatores de redução de resistência, além de outros parâmetros de projeto. 1.2 Esta Norma estabelece os ensaios exigidos para a qualificação dos chumbadores, ou grupos de chumbadores, mecânicos de pós -concretagem, para serem utilizado s sob os critérios da NBR 6118. 1.2.1 Aplica-se somente a chumbadores ou grupos de chumbadores mecânicos, de pós -concretagem de expansão por 1.2.1 Aplica-se torque ou por percussão e a chumbadores de segurança (chumbadores aplicados em furos alargados no fundo). 1.2.2 Aplica-se somente a chumbadores com diâmetro nominal de 6 mm (1/ 4 pol.) ou maior. 1.2.2 Aplica-se 1.3 Esta Norma se aplica a chumbadores mecânicos pós instalados para uso em aplicações estruturais referidas na NBR 6118 e sujeitos a cargas estáticas ou sísmicas, de tração, de cisalhamento ou de tração e cisalhamento combinadas. Aplica-se aos chumbadores mostrados nas figuras 1, 3 e 4. Não se aplica a chumbadores carregados em compressão caso o mecanísmo de expansão também o seja, nem se aplica a chumbadores sujeitos a cargas de fadiga. Espera-se que os chumbadores que atendem às especificações desta Norma de avaliação resistam cargas de projeto (de tração, de cisalhamento, ou de tração e cisalhamento combinadas) apresentando rigidez adequada. Os requisitos desta Norma relacionadas à qualificação dos chumbadores para aplicações sísmicas não simulam o comportamento de chumbadores em zonas de articulação plástica de estruturas de concreto armado. 1.2.2.1 1.4 Os valores citados em unidades do Sistema Internacional (SI): milímetro, newton, pascal, etc. ou em unidades Inglesas: pol., lbs, psi, etc. devem ser considerados separadamente. No texto, as unidades Inglesas aparecem entreparênteses .
2 Referência normativa As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, consti tuem prescrições para esta Norma. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as edições mais recentes das normas citadas a segui r. A ABNT possui a informação das normas em vigo r em um dado momento. NBR 5732 :1991 – Cimento Portland comum. NBR 5738:1994 5738:199 4 – Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto- Método de ensaio. NBR 5739:1994 573 9:1994 – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos - Método de ensaio. NBR 6118:2001 6118:200 1 – Projeto de estruturas de concreto. NBR 7211:1983 7211:198 3 – Agregados para concreto. NBR 8800:1986 8800:198 6 – Projeto e execução de estruturas de aço em edifícios. Método dos estados limite. NBR 8953 :1992 :19 92 – Concreto para fins estruturais – Classificação por grupos de resistência. NBR 10091:1987 – Chumbadores. Dimensões e características mecânicas. Padronização. NBR 12655:1996 – Concreto. Preparo, controle e recebimento. NBR 14827:2002 – Chumbadores instalados em elementos de concreto ou alvenaria. Determinação de resistência à tração e ao cisalhamento. Proj. 04.003.01-104: 2002 – Chumbadores – Terminologia. 1) ISO 273:1979 273:1979 – Fasteners Fasteners – Clearance Clearance in holes for bolts and screws. ISO 898-1: 898-1: 1999 – Mechanical properties properties of fasteners fasteners made of carbon steel steel and alloy steel – Part: 1– Bolts, screws and 2) nuts. ISO 898-2: 898-2: 1999 – Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel – Part: 2– Nuts with specified 3) proof load values – Corse threads. 4) ISO 3506-1:1997– Mechanical properties of corrosion resistant stainles -steel fasteners fasteners – Part:1–Bolts, screws and studs. 4) ISO 3506-2:1997 – Mechanical properties of corrosion resistant stainles -steel fasteners– fasteners– Part: 2 – Nuts. 5) ISO 4042:1989 – Threateds components, electroplated coatings. ISO 5468:1992 5468 :1992 – Paralell shank Mansonry drills with carbid e tips; NBR-ISO-IEC 17025: 2001 – Requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e calibração. 3 Definições e notações 3.1 Para efeito desta Norma são adotadas as seguintes definições
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Projeto 04:003.01-081:2002 1 Objetivo 1.1 Esta Norma estabelece programas de ensaios e requi sitos para avaliação de chumbadores mecânicos de pós concretagem, para uso em concreto, sob critérios de projeto da NBR 6118. Os critérios são estabelecidos para determinar se os chumbadores são aceitáveis apenas para uso em concreto não sujeito a fissuração, ou para uso indiferentemente em concreto sujeito ou não a fissuração. São estabelecidas categorias de desempenho para chumbadores, assim como os critérios para que se classifique chumbadores em cada categoria. As categorias de desempenho são utilizadas por NBR 6118 definindo fatores de redução de resistência, além de outros parâmetros de projeto. 1.2 Esta Norma estabelece os ensaios exigidos para a qualificação dos chumbadores, ou grupos de chumbadores, mecânicos de pós -concretagem, para serem utilizado s sob os critérios da NBR 6118. 1.2.1 Aplica-se somente a chumbadores ou grupos de chumbadores mecânicos, de pós -concretagem de expansão por 1.2.1 Aplica-se torque ou por percussão e a chumbadores de segurança (chumbadores aplicados em furos alargados no fundo). 1.2.2 Aplica-se somente a chumbadores com diâmetro nominal de 6 mm (1/ 4 pol.) ou maior. 1.2.2 Aplica-se 1.3 Esta Norma se aplica a chumbadores mecânicos pós instalados para uso em aplicações estruturais referidas na NBR 6118 e sujeitos a cargas estáticas ou sísmicas, de tração, de cisalhamento ou de tração e cisalhamento combinadas. Aplica-se aos chumbadores mostrados nas figuras 1, 3 e 4. Não se aplica a chumbadores carregados em compressão caso o mecanísmo de expansão também o seja, nem se aplica a chumbadores sujeitos a cargas de fadiga. Espera-se que os chumbadores que atendem às especificações desta Norma de avaliação resistam cargas de projeto (de tração, de cisalhamento, ou de tração e cisalhamento combinadas) apresentando rigidez adequada. Os requisitos desta Norma relacionadas à qualificação dos chumbadores para aplicações sísmicas não simulam o comportamento de chumbadores em zonas de articulação plástica de estruturas de concreto armado. 1.2.2.1 1.4 Os valores citados em unidades do Sistema Internacional (SI): milímetro, newton, pascal, etc. ou em unidades Inglesas: pol., lbs, psi, etc. devem ser considerados separadamente. No texto, as unidades Inglesas aparecem entreparênteses .
2 Referência normativa As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, consti tuem prescrições para esta Norma. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as edições mais recentes das normas citadas a segui r. A ABNT possui a informação das normas em vigo r em um dado momento. NBR 5732 :1991 – Cimento Portland comum. NBR 5738:1994 5738:199 4 – Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto- Método de ensaio. NBR 5739:1994 573 9:1994 – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos - Método de ensaio. NBR 6118:2001 6118:200 1 – Projeto de estruturas de concreto. NBR 7211:1983 7211:198 3 – Agregados para concreto. NBR 8800:1986 8800:198 6 – Projeto e execução de estruturas de aço em edifícios. Método dos estados limite. NBR 8953 :1992 :19 92 – Concreto para fins estruturais – Classificação por grupos de resistência. NBR 10091:1987 – Chumbadores. Dimensões e características mecânicas. Padronização. NBR 12655:1996 – Concreto. Preparo, controle e recebimento. NBR 14827:2002 – Chumbadores instalados em elementos de concreto ou alvenaria. Determinação de resistência à tração e ao cisalhamento. Proj. 04.003.01-104: 2002 – Chumbadores – Terminologia. 1) ISO 273:1979 273:1979 – Fasteners Fasteners – Clearance Clearance in holes for bolts and screws. ISO 898-1: 898-1: 1999 – Mechanical properties properties of fasteners fasteners made of carbon steel steel and alloy steel – Part: 1– Bolts, screws and 2) nuts. ISO 898-2: 898-2: 1999 – Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel – Part: 2– Nuts with specified 3) proof load values – Corse threads. 4) ISO 3506-1:1997– Mechanical properties of corrosion resistant stainles -steel fasteners fasteners – Part:1–Bolts, screws and studs. 4) ISO 3506-2:1997 – Mechanical properties of corrosion resistant stainles -steel fasteners– fasteners– Part: 2 – Nuts. 5) ISO 4042:1989 – Threateds components, electroplated coatings. ISO 5468:1992 5468 :1992 – Paralell shank Mansonry drills with carbid e tips; NBR-ISO-IEC 17025: 2001 – Requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e calibração. 3 Definições e notações 3.1 Para efeito desta Norma são adotadas as seguintes definições
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Projeto 04:003.01-081:2002
3.1.1 categoria de chumbador– anchor category : Classificação de um chumbador, estabelecida com base no seu desempenho em ensaios de confiabilidade (ver 10). 3.1.2 chumbador de expansão por percussão – displacement-controlled expansion anchor : Chumbador Chumbador de pós concretagem, cuja resistência vem da expansão contra as laterais do furo no concreto, através do movimento de um pino interno a uma jaqueta ou através do movimento da jaqueta jaqueta sobre um pino, ver exemplos exemplos nas figuras 1a, 1b e 1c. Uma vez expandido não há possibilidade de nova nova expansão, através da aplicação da carga. Nos chumbadores de expansão expansão por percussão, a expansão é obtida por impacto agindo em uma jaqueta de expansão ou em um cone. Na figura 1a a jaqueta é expandida através da inserção de um cone; a intensidade da fixação sendo controlada pelo deslocamento do cone. Nas figuras 1b e 1c, a jaqueta é inserida sobre o cone; a intensidade da fixação sendo controlada pelo deslocamento da luva.
1a
1b
1c
Figura 1 – Exemplos de chumbadores chumbadores de expansão por percussão [2.1]
3.1.3 chumbador de pós-concretagem – post-installed anchor : Chumbador instalado posteriormente em um elemento de concreto pronto e já endurecido. 3.1.4 chumbador de pré-concretagem – pré-concretagem – cast-in-place anchor : Chumbador instalado no local antes da concretagem concretagem e que obtêm sua resistência somente após a moldagem e cura do elemento de concreto (ver NBR 10091).
Figura 2 - Alguns exemplos de chumbadores de pré-concretagem pré-concretage m
1) Para os efeitos efeitos de Norma Brasileira, utilizar utilizar a
NBR 5872:...
2) Para os efeitos efeitos de Norma Norma Brasileira, utilizar utilizar a NBR
8855:...
3) Para os efeitos de Norma Brasileira, utilizar a
NBR 10062:...
4) Para os efeitos de Norma Brasileira, utilizar a
NBR 10065:...
5)
Para os efeitos de Norma Brasileira, utilizar a NBR 10202:...
4
Projeto 04:003.01-081:2002 3.1.5 chumbador de segurança – undercut anchor : Chumbador de pós-concretagem, cuja resistência vem de uma trava mecânica proveniente do alargamento, no fundo do furo, feito por ferramenta especial (ver figura 3a) ou pelo próprio chumbador durante sua instalação, através da inserção e rotação da própria jaqueta do chumbador sobre uma haste com extremidade cônica em um furo cilíndrico, onde o resíduo do alargamento fica retido no fundo do furo (ver figura 3b).
3a
3b
Figura 3 – Exemplos de chumbadores de segurança [.....] 3.1.6 chumbador de expansão por torque – torque-controlled expansion anchor : Chumbador de pós -concretagem, cuja resistência vem da expansão de uma ou mais jaquetas ou outros elementos, contra as laterais do furo, através da aplicação de torque que puxa o(s) cone(s) para o interior da(s) jaqueta(s). As figuras 4a , 4b e 4c são exemplos.
4a
4b
4c
Figura 4 – Exemplos de chumbadores de expansão por torque [2.2]
3.1.7 chumbador de adesão química - bonded anchor : Chumbador de pós -concretagem fixado por ação de um adesivo em quantidade suficiente para preencher o espaço entre as paredes do orifício e o chumbador propriamente dito. A figura 5a é de uma resina química fornecida em ampola de vidro que é introduzida, quebrada e misturada dentro do furo com auxílio da própria haste roscada, a figura 5b é de resina e endurecedor fornecidos em compartimentos separados e que são misturados em um bico misturador e aplicador, com auxílio de um dispositivo dosador.
5ª
5b
Figura 5 – Exemplos de chumbadores de adesão química [....]
5
Projeto 04:003.01-081:2002 3.1.8 concreto fissurado – cracked concrete : Placa de concreto com fissura passante de abertura uniforme. 3.1.9 concreto sujeito a fissuração : Região do elemento de concreto submetida a tensões de tração.
3.1.10 concreto não sujeito a fissuração – uncracked concrete : Região do elemento de concreto não submetida a tensões de tração. 3.1.11 equivalência estatística – statistically equivalent : Dois grupos de resultados de ensaios devem ser considerados estatisticamente equivalentes caso não haja diferença significativa entre as médias nem entre os desvios padrão dos dois grupos. A equivalência estatística das médias dos dois grupos deve ser avaliada mediante um ensaio “t ” unilateral, com grau de confiança de 90%. 3.1.12 falha por ruptura no concreto – concrete failure : Falha do concreto, que pode ser em forma de um cone ou em fissuração radial. 3.1.13 falha do concreto em cone – concrete breakout failure : Falha do concreto em forma de cone por esforço de tração, ou falha em semi-cone na borda do concreto, por esforço de cisalhamento. 3.1.14 falha por escorregamento total – pullout failure : Modalidade de falha na qual todo o chumbador escorrega para fora do furo no concreto, sem que haja ruptura do aço e sem que haja falha do concreto em cone a partir da profundidade do embutimento. O chumbador pode deslocar-se em direção à superfície, resultando ou não em falha do concreto em cone com esforços que apresentam dispersão de resultados. 3.1.15 falha por escorregamento parcial – pull-through failure : Modalidade de falha na qual parte do chumbador (parafuso, haste ou prisioneiro) passa através do mecanismo de expansão. 3.1.16 falha por fissuração – splitting failure : Modalidade de falha na qual o concreto sofre uma fissura em um plano que passa pelo(s) eixo(s) do(s) chumbador(es). 3.1.17 falha do aço – steel failure : Modalidade de falha caracterizada pela ruptura de componentes de aço do chumbador que transmitem esforço ao concreto. 3.1.18 grupo de chumbadores – anchor group : Uma quantidade de chumbadores com embutimentos efetivos aproximadamente iguais e com espaçamento entre chumbadores adjacentes, menor do que três vezes o embutimento. 3.1.19 indutor de fissura – crack inducer : Dispositivo que induz uma fissura na posição desejada (ver figura 6).
Figura 6 – Placa de concreto para ensaio contendo Indutores de fis sura
[A3.1]
3.1.20 instalação do chumbador – setting of anchor : Processo de expansão de um chumbador em um furo feito previamente por broca, ou pelo próprio chumbador, em um elemento de concreto. 3.1.21 material base – base material : Nome genérico empregado para representar o substrato, seja um membro estrutural, um bloco ou uma placa de concreto. 3.1.22 membro estrutural – structural member : Bloco ou parte de uma estrutura de concreto.
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Projeto 04:003.01-081:2002 3.1.23 placa de concreto – test member : Bloco de concreto previamente preparado, com dimensões apropriadas para o ensaio, predominando as dimensões de comprimento e de largura sobre a dimensão de espessura. 3.1.24 série de ensaios – test series : Um grupo de ensaios realizados nas mesmas condições. 3.1.25 sistema de chumbadores – anchor system : Conjunto de chumbadores similares que variam somente em diâmetro ou em embutimento (exemplo: Uma linha de produtos de um mesmo tipo e fabricante). 3.1.26 valor característico – characteristic value : Quantil de 5% (valor com 95% de probabilidade de ser excedido , com confiança de 90%). 3.2
Para os efeitos desta Norma são adotadas as seguintes notações:
Símbolo A N
Significado Área equivalente à área projetada em milímetros quadrados (pol² ), da superfície de falha de um chumbador isolado ou de um grupo de chumbadores, quando a distância à pelo menos uma das bordas da placa de concreto é inferior a 1,5 hef (ver figura 7).
7a A N =( c1+1,5 hef )(2x1,5 hef ) quando c1 < 1,5 hef
A No
7b
7c
A N =( c1+ s1+1,5 hef )(2x1,5 hef ) quando c1 < 1,5 hef e s1 < 3 h ef
A N =( c1+ s1+ 1,5 hef )( c2+ s2+1,5 hef ) quando c1 e c2< 1,5 hef e s 1 e s 2 < 3 h ef
Figura 7 – Área equivalente A N [2.4] Área equivalente à área projetada em milímetros quadrados (pol² ), da superfície cônica de falha do concreto, para um chumbador isolado, distante das bordas mais do que 1,5hef (ver figura 8).
A No = 2(1,5 hef )
x 2(1,5 hef )
= 3 h ef x 3 hef 2 = 9 h ef Figura 8 – Área equivalente A No [2.8] A se ccr
cmin.
d máx d m d min d o f c,m,i.
f c,test,i. f ut
Área efetiva à tração da seção transversal do chumbador em milímetros quadrados ( pol2 ). Distância crítica à borda – Distância a partir da qual um aumento não produz ganho de resistência do chumbador. Uma redução até cmin. produz perda de resistência. Este valor é o resultado do ensaio 7 da tabela 1 e do ensaio 9 da tabela 2 e deve ser informado pelo fabricante, em mm (pol). Distância mínima à borda, – Distância para a qual não há risco de fissuração no concreto durante a instalação do chumbador. – Distância inferior à cmin não é permitida. Este valor é o resultado do ensaio 8 da tabela 1 e do ensaio 10 da tabela 2 e deve ser informado pelo fabricante, em mm (pol). Diâmetro, em milímetros (pol), da ponta de metal duro da broca de perfuração, com o diâmetro no máximo da faixa de tolerância de uma broca nova, representando uma broca sem desgaste. Diâmetro, em milímetros (pol), da ponta de metal duro da broca de perfuração, com o diâmetro no mínimo da faixa de tolerância de uma broca nova, representando uma broca com desgaste moderado. Diâmetro, em milímetros (pol), da ponta de metal duro da broca de perfuração, com o diâmetro inferior ao mínimo da faixa de tolerância de uma broca nova, representando uma peça com desgaste significativo. Diâmetro externo do chumbador, em milímetros (pol). Resistência à compressão do concreto, pré estabelecida, para a qual os resultados da série de ensaios devem ser ajustados utilizando a equação A.1.1, em megapascal (psi). Ver Anexo A.1. Resistência à compressão média do concreto medida em cilindros padrão, para o concreto das placas da série de ensaios i, em megapascal (psi). Resistencia à tração especificada para o aço do chumbador, em megapascal (psi).
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Projeto 04:003.01-081:2002 f ut,test f y F m,i Fut Fu,test,i F5% h hef
Média das resistências de tração do aço do chumbador, conforme determinada em ensaio, em megapascal (psi). Tensão mínima de escoamento especificada para o aço do chumbador, em megapascal (psi). Média de carga última ajustada, obtida na série de ensaios i, conforme calculado pela equação A.1.1, em newtons (lbs). Carga última média do chumbador, em newtons (lbs). Carga última média do chumbador, conforme determinado na série de ensaios i, em newtons (lbs). Carga última característica em série de ensaios, calculada de acordo com Anexo A.2, em newtons (lbs). Espessura da placa de concreto na qual o chumbador é instalado, medida perpendicularmente à superfície da placa no ponto de instalação do chumbador, em milímetros (pol). Embutimento efetivo, medido da superfície da placa de concreto até o ponto no qual o esforço de tração do chumbador é transferido ao concreto, em milímetros (pol). Ver figura 9.
Figura 9 – Embutimento efetivo[2.6] hmin k K n N N b N b,o N b,r N eq N k N p N st N u N w N 1 N 10% N 30% scr smin
T Tinst Veq Vs w ∆w ∆10%
Espessura mínima do componente estrutural, conforme especificado pelo fabricante do chumbador, em milímetros (pol). Fator de eficiência , cujo valor depende do tipo de chumbador. Constante estatística (fator de tolerância unilateral) usado para estabelecer o quantil de 5% com nível de confiabilidade de 90%, e cujo valor depende da quantidade de ensaios, ver Anexo A.2. Quantidade de chumbadores numa série de ensaios; também, quantidade de chumbadores em um grupo. Carga axial (em geral tração) , em newtons (lbs). Carga última característica do chumbador com modalidade de falha por ruptura do concreto, em newtons (lbs). Carga última característica em ensaios de referência, em newtons (lbs). Carga última característica de tração em ensaios de confiabilidade, em newtons (lbs). Carga máxima de tração em ensaio dinâmico igual a 50% da resistência a tração média em concreto fissurado obtido em ensaios de referência, em newtons (lbs). Resistência característica mínima em ensaios de referência em concreto não fissurado para falhas do concreto, do aço ou de escorregamento, para a resistência do concreto da placa de ensaio, em newtons (lbs). Carga última característica de tração de um chumbador com modalidade de falha por escorregamento, em newtons (lbs). Resistência característica a tração do aço de um chumbador, em newtons (lbs). Carga última medida em ensaio de tração, em newtons (lbs). Carga de tração em ensaios onde a fissura tem variação de abertura cíclica, em newtons (lbs). Carga mínima de tração, acima da qual alterações no diagrama carga x deslocamento da carga são aceitáveis, conforme estabelecido em 6.5.1.1 , em newtons (lbs). 10% da carga última no ensaio de tração. 30% da carga última no ensaio de tração. Espaçamento a partir do qual um aumento não produz ganho na resistência da ancoragem. Uma redução até s min produz perda de resistência. Este valor deve ser informado pelo fabricante, em milímetros (pol). Espaçamento entre chumbadores para o qual não há risco de fissuração no concreto durante a instalação dos chumbadores. Distância inferior à smin não é permitida. Este é o resultado do ensaio 8 , da tabela 1, e ensaio 10 da tabela 2, e deve ser informado pelo fabricante, em milímetros (pol). Torque aplicado em um ensaio, em newtons x metros (ft x lbs). Torque especificado ou máximo para expansão ou pré-tensionamento de um chumbador, em newtons x metros (ft x lbs). Carga máxima de cisalhamento em ensaios de simulação sísmica, determinada por cálculo ou por ensaio, em newtons (lbs). Resistência característica ao cisalhamento do aço, em newtons (lbs). Abertura de fissura, em milímetros (pol). Variação da abertura da fissura, em milímetros (pol). Deslocamento medido para N10%..
8
Projeto 04:003.01-081:2002 ∆30% β φ IR ν
4
Deslocamento medido para N30%. Rigidez axial do chumbador na faixa das cargas de trabalho, em newtons / milímetro (lbs/pol). Fator de redução de capacidade obtido em ensaios de confiabilidade de instalação. Coeficiente de variação da amostra (desvio padrão dividido pela média) expresso em fração decimal ou em %.
Requisitos para identificação do chumbador
4.1 Determinação das características críticas O fabricante do chumbador em conjunto com o órgão independente de avaliação deve determinar as características que afetam a identificação e o desempenho do chumbador em avaliação. Estas características podem incluir, mas não se limitam a: - dimensões; - tipos de materiais; - acabamentos de superfície; - tratamentos térmicos; - revestimentos; - marcas de identificação e - técnicas de fabricação dos chumbadores e de seus componentes. 4.2 Especificações das características críticas do chumbador As características, consideradas críticas, devem constar de desenhos e especificações do fabricante. 4.3 Verificação da conformidade com desenhos e especificações: 4.3.1 Dimensões Dimensões, consideradas críticas, devem ser verificadas pelo órgão independente de avaliação, conformidade com desenhos e especificações.
para constatar a
4.3.2 Materiais Os materiais, considerados críticos, devem ser verificados pelo órgão independente de avaliação, para constatar a conformidade com propriedades mecânicas e composições químicas, utilizando-se de certificados obtidos dos fornecedores do aço e dos outros materiais. 4.3.3 Acabamento de superfície Acabamentos de superfície, considerados críticos, devem ser verificados pelo órgão independente de avaliação, para constatar a conformidade com desenhos e especificações. Esta verificação deve incluir características tais como: dureza superficial e rugosidade. 4.3.4 Tratamentos térmicos Tratamentos, considerados críticos, devem ser verificados pelo órgão independente de avaliação, para constatar a conformidade com desenhos e especificações. Esta verificação deve incluir características tais como: espessura da camada e dureza. 4.3.5 Revestimentos superficiais Os revestimentos superficiais, considerados críticos, devem ser verificados pelo órgão independente de avaliação, para constatar a conformidade com desenhos e especificações. Esta verificação deve incluir características tais como: espessura de camada e rugosidade superficial. 4.3.6 Técnicas de fabricação Técnicas de fabricação, consideradas críticas, devem ser verificadas pelo órgão independente de avaliação, para constatar a conformidade com desenhos e especificações. Estas técnicas de fabricação podem incluir técnicas de processamento, por exemplo, laminação a frio ou usinagem, ou tratamento de superfície, por exemplo, ”shot-peening”. 4.3.7 Componentes A classe de resistência, de: parafusos, prisioneiros, porcas e arruelas, que fazem parte do chumbador, deve ser compatível com a resistência do mesmo, conforme ISO 898-1, ISO 898-2, ISO 3506-1 e ISO 3506-2.
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9
4.4 Controle de qualidade Os chumbadores devem ser fabricados sob programa de controle de qualidade certificado tal como NBR IEC ISO 17025 para garantir desempenho de acordo com os resultados dos ensaios de qualificação. Este programa de controle de qualidade deve ser auditado por órgão de qualidade independente em conformidade com NBR IEC ISO 17025, pelo menos semestralmente. 4.5 Marcações Marcações, consideradas críticas, devem ser verificadas pelo órgão independente de avaliação, para constatar a conformidade com desenhos e especificações. 5 Requisitos gerais 5.1 Seqüência dos ensaios Executar quatro tipos de ensaios na seguinte seqüência: a) Ensaio de identificação - Ensaio para avaliar a conformidade do chumbador nas suas características críticas, definidas segundo critério de 4.1; b) Ensaio de referência - Ensaio para estabelecer desempenho mínimo contra o qual os ensaios subseqüentes devem ser comparados, ver seção 7; c) Ensaio de confiabilidade - Ensaio para verificar a confiabilidade do chumbador com utilização de procedimentos inadequados de instalação e em condições adversas de serviço, inclusive a longo prazo, ver seção 8; d) Ensaio em condições de serviço - Ensaio para avaliar desempenho do chumbador em condições previstas de serviço, ver seção 9. Os requisitos de ensaios estão resumidos nas tabelas 1 e 2 . Determinar a aceitabilidade ou inaceitabilidade do chumbador, utilizando critérios estabelecidos em 4 ;7 ; 8 e 9. Determinar a categoria do chumbador (índice da sensibilidade do chumbador às condições de instalação e de serviço) utilizando critérios estabelecidos em 10. Informar a categoria mais baixa, por diâmetro, estabelecida conforme 11. Para chumbadores com vários embutimentos, ver tabela 8.
10
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Tabela 1. Programa de Ensaios, para avaliação de sistemas de chumbadores, para utilização em concreto não sujeito à fissuração [5.1] Númer o do ensaio
1 2
o ã ç e S
7.2 7.2
3
8.2
4
8.3
5
8.4
6
8.5
7
9.3
8
9.4
9
9.5
Objetivo
Descrição
Resistência do concreto
Ensaios de referência Tração – Concreto de baixa Baixa Chumbador isolado, resistência distante das bordas Concreto de alta Tração – Alta Resistência Chumbador isolado, distante das bordas Ensaios de confiabilidade Tração – Varia com o Sensibilidade à redução Chumbador isolado, tipo de do esforço de instalação distante das bordas chumbador Tração – Sensibilidade ao aumento Baixa Chumbador isolado, no diâmetro do furo distante das bordas Sensibilidade à Tração – Alta diminuição no diâmetro do Chumbador isolado, furo distante das bordas Tração repetitiva – Confiabilidade sob carga Chumbador isolado, Baixa repetitiva distante das bordas. Capacidade residual Ensaios em condições de serviço Tração – Verificação da resistência total do chumbador Chumbador isolado no Baixa instalado no canto com canto, com bordas a bordas a 1,5 hef 1,5 hef Alto esforço de Espaçamento e distância instalação (torque ou à borda mínimos, para direto) – Dois Baixa evitar fissuração na chumbadores próximos instalação à borda Resistência do cisalhamento – Baixa chumbador ao Chumbador isolado, cisalhamento no aço d) distante das bordas
Espess. da placa de concreto
Diâmetro da broca
≥ hmin
d m
5
≥ hmin
d m
5
≥ hmin
d m
5
≥ hmin
d máx.
5
≥ hmin
d min.
5
≥ hmin
d m
5 c)
h min
d m
4
h min
d m
5
≥ hmin
d m
5
b)
Notas: a) Tamanho mínimo da amostra, para todos os diâmetros, exceto indicação em contrário. b) c) d)
Diâmetros das brocas para chumbadores de segurança são diferentes e estão na tabela 7. Ensaiar diâmetros menor, médio e maior Exigido apenas para chumbador que tenha redução de área, no seu trecho solicitado, sendo que essa seção de área reduzida se encontra a distânc ia menor que 5 diâmetros da seção de cisalhamento. Também para chumbador de jaqueta quando a resistência de cisalhamento da jaqueta é considerada.
n
a)
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Tabela 2. Programa de ensaios, para avaliação de sistemas de chumbadores, para utilização, tanto em concreto fissurado como em concreto não sujeito à fissuração. [5.2] Número do ensaio
o ã ç e S
Objetivo do ensaio
Descrição
Abertura da fissura w
(pol.)mm
Resistência do concreto
Espess. da placa Diâme -tro da de broca concret o
n
a)
Ensaios de referência
1
7.2
2
7.2
3
7.2
4
7.2
5
8.2
6
8.3
7
8.4
8
9
8.6
9.3
10
9.4
11
9.5
12
9.6
13
9.7
Ensaio de referência em concreto não fissurado de baixa resistência Ensaio de referência em concreto não fissurado de alta resistência Ensaio de referência em concreto fissurado de baixa resistência Ensaio de referência em concreto fissurado de alta resistência
Tração – Chumbador isolado, distante das bordas
--
Baixa
≥ hmin
d m
5
Tração – Chumbador isolado, distante das bordas
--
Alta
≥ hmin
d m
5
0,30 (0.012)
Baixa
≥ hmin
d m
5
0.30 (0,012)
Alta
≥ hmin
d m
5
Varia com o tipo de chumbador
≥ hmin
d m
5
Baixa
≥ hmin
d máx.
5
Alta
≥ hmin
d min.
5
Tração – Chumbador isolado, distante das bordas Tração – Chumbador isolado, distante das bordas
Ensaios de confiabilidade Tração – Sensibilidade ao esforço Chumbador isolado, 0.30 reduzido de instalação distante das bordas (0,012) Sensibilidade à abertura Tração – da fissura e aumento do Chumbador isolado, 0.50 diâmetro do furo distante das bordas (0,020) Sensibilidade à abertura Tração – da fissura e aumento do Chumbador isolado, 0.50 diâmetro do furo distante das bordas (0,020) Tração constanteEnsaio em fissuras com Chumbador a 0,30 isolado, 0,10 variação cíclica de (0,004 a distante das bordas. abertura 0,012) Capacidade residual
Verificação da resistência total do chumbador Chumbador no canto com bordas a 1,5 hef
Ensaios em condições de serviço Tração – Chumbador isolado no canto, com -bordas a 1,5 hef Alto esforço de instalação (torque ou direto) – Dois -chumbadores próximos à borda
Espaçamento e distância à borda mínimos, para evitar fissuração na instalação. Em concreto não fissurado Resistência ao cisalhamento cisalhamento no aço. Em Chumbador isolado, concreto não fissurado distante das bordas d) Tração pulsanteChumbado isolado, Tração sísmica distante da borda livre cisalhamento alternado. cisalhamento sísmico Chumbador isolado, distante da borda livre
Baixa
≥ hmin
b)
d máx.
5
c)
Baixa
hmin
d m
4
Baixa
hmin
d m
5
Baixa
≥ hmin
d m
5
0.50 (0,020)
Baixa
≥ hmin
d m
5
0.50 (0,020)
Baixa
≥ hmin
d m
5
--
Notas: a) Tamanho mínimo da amostra, para todos os diâmetros, exceto indicação em contrário. b) Diâmetros das brocas para chumbadores de segurança são diferentes e estão na Tabela 7. c) Para chumbadores de segurança, usar dm. d) Exigido apenas para chumbador que tenha redução de área, no seu trecho solicitado, sendo que essa seção de área reduzida se encontra a distância menor que 5 diâmetros da seção de cisalhamento. Também para chumbador de jaqueta quando a resistência de cisalhamento da jaqueta é considerada.
12
Projeto 04:003.01-081:2002 5.2 Amostras para ensaios Os exemplares de uma amostra para ensaio devem ser selecionados ao acaso e devem ser exemplares representativos da produção que o fabricante fornece ao mercado. Para ensaiar chumbadores recentemente desenvolvidos, ou chumbadores novos que ainda não estão no mercado as amostras devem ser produzidas com os mesmos sistemas, processos e materiais que serão utilizados em produção normal. Após o início da produção comercial, devem ser realizados ensaios de identificação e referência afim de verificar que não houve alteração dos materiais empregados na fabricação e também que o desempenho dos chumbadores que são comercializados é estatisticamente equivalente à aqueles avaliados inicialmente. 5.2.1 Quando a amostra de chumbadores é fornecida sem acessórios de fixação, tais como prisioneiros, parafusos, porcas e arruelas, o fabricante deverá especificar a classe de resistência de tais items. Para alcançar falha por ruptura do concreto para aplicação da equação 2, deve-se permitir o uso de parafusos, prisioneiros, arruelas e porcas de classe superior, desde que tais substituições não afetem o funcionamento, a montagem ou a possibilidade da expansão do chumbador. 5.2.2 Os ensaios de referência e confiabilidade devem ser conduzidos separadamente, de acordo com as tabelas 1 e 2 para cada material e para cada sistema de produção do chumbador. Caso os resultados dos ensaios de referência e confiabilidade para os chumbadores de cada material e sistema de produção forem estatisticamente equivalentes, ver 2.1.12, deve-se permitir que os ensaios em condições de serviço da tabelas 1: ensaios 7, 8 e 9 e da tabela 2: ensaios 9, 10 e 11, sejam realizados para somente um único material e sistema de produção. Caso contrário o programa de ensaios deve ser aplicado para cada material e sistema de produção. 5.2.3 O tamanho da amostra indicado nas tabelas 1 e 2 é valor mínimo. A critério do órgão independente de avaliação ou fabricante, este valor pode ser aumentado. 5.3 Ensaios realizados pelo fabricante No máximo 50% dos ensaios em condições de serviço exigidos por esta Norma podem ser realizados pelo fabricante. Mesmo assim estes ensaios devem ser supervisionados pelo órgão independente ou por um engenheiro habilitado e de acordo com as especificações da seção 12. Estes ensaios realizados pelo fabricante são válidos somente se os resultados forem estatisticamente equivalentes aos resultados dos mesmos ensaios feitos pelo órgão independente. 5.3.1 Todos os ensaios de referência e confiabilidade devem ser realizados por um órgão independente de avaliação. 5.4 Modificações no produto Novos ensaios de referência e confiabilidade devem ser feitos para todas as modificações que possam afetar o desempenho do chumbador. Quando os resultados destes novos ensaios forem estatísticamente equivalentes aos resultados dos produtos originalmente ensaiados, não há necessidade de nenhum ensaio adicional. Caso contrário, todos os ensaios das tabelas 1 e 2 devem ser feitos nos produtos modificados. 6 Requisitos para placas de concreto para ensaios, instalação dos chumbadores e condução dos ensaios. 6.1 Concreto Quando o concreto a ser utilizado é diferente do recomendado por esta Norma, (por exemplo, concreto de mais alta ou mais baixa resistência, concreto com reforço de fibras, etc) todos os ensaios devem ser feitos com o mesmo tipo de concreto. 6.1.1 Agregados Para concreto de densidade normal, os agregados devem estar em conformidade com NBR 7211 e o tamanho máximo do agregado deve ser 25 mm (1 pol.) Para concreto leve, os agregados devem estar em conformidade com NBR 8953. 6.1.2 Cimento Utilizar cimento de acordo com NBR 5732 a não ser que especificado de outra forma pelo fabricante, quando então deve ser reportado. 6.1.3 Resistência do concreto Os chumbadores para ensaio são instalados em placas de concreto com duas classes de resistência: - Concreto de baixa resistência: Classes C15 a C25, com15 MPa fck ≤ 25 MPa (2175 psi ≤ fck ≤ 3625 psi) -Concreto de alta resistência: Classes C45 a C55, com 45 MPa ≤ fck ≤ 55 MPa (6525 psi ≤ fck ≤ 7975 psi) O concreto deve atender aos requisitos da NBR 12655.
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6.1.4 Placas de concreto para ensaios As placas para ensaios devem estar de acordo com as requisitos do Anexo 3. 6.2 Instalação do chumbador 6.2.1 Requisitos gerais 6.2.1.1 A instalação do chumbador deve estar de acordo com as instruções do fabricante, desde que não contrarie os requisitos desta Norma. Caso haja alguma discrepância tais desvios devem ser registrados. 6.2.1.2 A instalação do chumbador deve ser feita em placas de concreto, com a superfície acabada através de uso de desempenadeira de aço, ou escolhendo a face lisa pelo contato com as formas. 6.2.1.3Os componentes que influenciam o desempenho do chumbador devem ser os originais. Prisioneiros, parafusos, porcas e arruelas, quando não fornecidos juntamente com o chumbador, devem ser especificados pelo fabricante e tais especificações devem ser incluídas no relatório de avaliação. 6.2.2 Requisitos para as brocas de perfuração Os requisitos para brocas de perfuração constam da tabela 3. Os furos para os chumbadores devem ser perpendiculares à superfície da placa de concreto, com tolerânci a de 6°. Os furos devem ser feitos com brocas com ponta de metal duro e as furadeiras de impacto devem atender as especificações ISO 5468, com exceção de furos feitos pelos chumbadores autoperfurantes e do estabelecido nas seções 6.2.2.3 e 6.2.2.5. 6.2.2.1 O diâmetro de corte das brocas de perfuração, deve estar de acordo com o especificado na tabela 3, e deve ser verificado a cada 10 operações para assegurar a continuidade da conformidade. 6.2.2.2 Quando realizar ensaios com diâmetro de broca igual a d máx , utilizar brocas especiais (escolhidas ou de fabricação especial). Admite-se a utilização de brocas maiores desgastadas até o diâmetro requerido. 6.2.2.3 Brocas com d min. correspondem a brocas com muito uso, cujos diâmetros são inferiores aos diâmetros mínimos de peças novas, estabelecidos em ISO 5468. 6.2.2.4 Para todos os ensaios em condições de serviço (tabelas 1 e 2) utilizar brocas de diâmetro d m 6.2.2.5 Para as brocas não incluídas nas faixas de tolerância dos diâmetros dados na tabela 3, e para brocas não cobertas por ISO 5468, devem ser desenvolvidas as faixas de tolerância de acordo com o critério de d máx., d m e d min., utilizado na tabela.
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Projeto 04:003.01-081:2002 Tabela 3 Diâmetros para brocas, com ponta de metal duro, para furadeira de Impacto. [6.1 e 6.2] Diâmetro nominal mm pol
Faixas de tolerância d min.
d m
d máx.
4,83 – 4,93
5,03 – 5,10
5,18 – 5,23
5,05 – 5,15 6,05 – 6,16
5,20 – 5,30 6,20 – 6,30
5,35 – 5,40 6,35 – 6,40
6,40 – 6,50
6,60 – 6,68
6,76 – 6,81
7,05 – 7,20 8,05 – 8,20
7,25 – 7,35 8,25 – 8,35
7,40 – 7,45 8,40 – 8,45
5/16 *) 3 / 8 *)
8,10 – 8,20 9,68 – 9,78 10,10 – 10,20 11,10 – 11,20
8,30 – 8,41 9,91 – 9,98 10,25 – 10,35 11,25 – 11,35
8,46 – 8,51 10,06 – 10,11 10,40 – 10,45 11,45 – 11,50
7/16 *)
11,38 –11,48 12,10 – 12,20
11,63 – 11,73 12,25 – 12,35
11,81 – 11,89 12,45 – 12,50
1 / 2 *)
12,95 – 13,05 13,10 – 13,20 14,10 – 14,20 14,55 – 14,65
13,21 – 13,31 13,25 – 13,35 14,25 – 14,35 14,78 – 14,88
13,38 – 13,46 13,45 – 13,50 14,45 – 14,50 14,96 – 15,04
15,10 – 15,20 16,10 – 16,20
15,25 – 15,35 16,25 – 16,35
15,45 – 15,50 16,45 – 16,50
5 / 8 *)
16,23 – 16,33
16,51 – 16,61
16,69 – 16,76
11/16
17,83 – 17,93 18,10 – 18,20
18,11 – 18,21 18,25 – 18,35
18,29 – 18,36 18,45 – 18,50
3 / 4 *)
19,10 – 19,20 19,40 – 19,51
19,30 – 19,40 19,68 – 19,79
19,50 – 19,55 19,91 – 19,99
13/16
20,10 – 20,20 21,00 – 21,11
20,30 – 20,40 21,26 – 21,36
20,50 – 20,55 21,49 – 21,56
27/32
21,79 – 21,89 22,10 – 22,20
22,07 – 22,17 22,30 – 22,40
22,30 – 22,38 22,50 – 22,55
7/8
22,66 – 22,76 24,10 – 24,20
22,99 – 23,09 24,30 – 24,40
23,21 – 23,29 24,50 – 24,55
15/16
24,25 – 24,35 25,10 – 25,20
24,59 – 24,69 25,30 – 25,40
24,81 – 24,89 25,50 – 25,55
1 *)
25,83 – 25,93 28,10 – 28,20
26,16 – 26,26 28,30 – 28,40
26,39 – 26,47 28,50 – 28,55
1 1/8
29,08 – 29,18
29,46 – 29,56
29,77 – 29,84
1 3 /16 *)
30,10 – 30,20 30,68 – 30,78
30,30 – 30,40 31,06 – 31,16
30,50 – 30,55 31,37 – 31,44
1 1/4
32,15 – 32,25 32,26 – 32,36
32,35 – 32, 50 32,64 – 32,74
32,60 – 32,70 32,94 – 33,02
34
33,86 – 33,96 34,15 – 34,25
34,34 – 34,44 34,35 – 34,50
34,64 – 34,72 34,60 – 34,70
35 *)
35,15 – 35,25
35,35 – 35,50
35,60 – 35,70
35,43 – 35,53
35,81 – 35,91
36,12 – 36,19
37,03 – 37,13
37,39 – 37,49
37,69 – 37,77
3/16 *) 5 *) 6 *) 1 / 4 *) 7 8 *)
10 *) 11 12 *) 13 14 *) 9 /16 *) 15 16 *)
18 19 20 *)
22 24 *) 25 *) 28 30 32 *) *)
1 5 / 16
1 3 / 8 *)
15
Projeto 04:003.01-081:2002 37
1 7 /16
37,15 – 37,25
37,35 – 37,50
37,60 – 37,70
1 1/2 1 9 / 16
38,61 – 38,71 39,88 – 39,98 40,15 – 40,25 41,58 – 41,68 44,15 – 44,25
38,99 – 39,09 40,33 – 40,44 40,40 – 40,60 42,04 – 42,14 44,40 – 44,60
39,29 – 39,37 40,77 – 40,84 40,70 – 40,80 42,49 – 42,54 44,70 – 44,80
1 3/4
44,55 – 44,65 48,15 – 48,25
45,01 – 45,11 48,40 – 48,60
45,44 – 45,52 48,70 – 48,80
2
50,55 – 50,65 52,15 – 52,25
51,00 – 51,10 52,40 – 52,60
51,43 – 51,51 52,80 – 52,95
40 *) 1 5 / 8 *) 44 48 *) *)
52
Diâmetros com *) são diâmetros comerciais
6.2.3 Requisitos gerais de instalação 6.2.3.1 Quando a aplicação de torque for requerida pelo fabricante, para qualquer tipo de chumbador, esta aplicação deve ser feita conforme 6.2.3.1.1 e 6.2.3.2, exceto quanto ao estabelecido em 8.2. Caso o fabricante nada especifique, o chumbador deve ser apertado manualmente (sem utilizar ferramenta) antes do ensaio. 6.2.3.1.1 Aplicar torque T inst. conforme especificado, utilizando torquíme tro calibrado com erro máximo de 5%. Aguardar pelo menos 10 min, em seguida afrouxar totalmente o chumbador e então aplicar torque de 0,5T inst. 6.2.3.2 Instalação de chumbadores de expansão por torque Os chumbadores de expansão por torque devem ser instalados de acordo com a tabela 4 e com os requisitos gerais de instalação. 6.2.3.2.1 Para ensaios realizados com aplicação de torque de instalação parcial (tabela 1, ensaio 3 e tabela 2, ensaio 5), aplicar somente 0,5 T inst.. Esse valor de torque não deve ser reduzido. 6.2.3.2.2 Para ensaios sísmicos, tabela 2: ensaios 12 e 13, aplicar T inst., aguardar 10 min, afrouxar, e então aplicar 0,5 T inst. antes de provocar o alargamento da fissura.
Tabela 4 Nível de torque necessário para chumbadores de expansão por torque [6.3]
Tabela 1, Ensaio
Tabela 2, Ensaio
Torque necessário
3
5
Parcial
1, 2, 4, 5, 6, 7, 8 e 9
1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 e 13
Pleno
a)
a) – Inicialmente, conforme instruções do fabricante, depois reduzir para 50% - ver 6.2.3.1.1 ,
6.2.3.3 Instalação de chumbadores de expansão por percussão Instalar os chumbadores de expansão por percussão com o grau de expansão estabelecido na tabela 6. Os graus de expansão especificados são obtidos utilizando-se dispositivo próprio e com base na quantidade de quedas conforme tabela 6 para expansão parcial e de referência. Ver na figura 10 o dispositivo necessário à instalação, para ensaios aplicando expansão parcial ou de referência.
16
Projeto 04:003.01-081:2002
Figura 10 – ferramenta de aplicação para ensaios de percussão
[6.1]
Tabela 5 Grau de expansão requerido para chumbadores de expansão por percussão [6.4]
Tabela 1, Ensaio
Tabela 2, Ensaio
Grau de expansão
3
5
Parcial
4, 5 e 6
6, 7 e 8
Referência
1, 2, 7, 8 e 9
1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12 e 13
Pleno
b)
b) De acordo com as instruções de instalação do fabricante.
6.2.3.3.1
Expansão parcial
Instalar no mínimo 5 chumbadores, utilizando a ferramenta de aplicação da figura 10, adotando o peso e a quantidade de quedas da tabela 6 para expansão parcial. Medir a profundidade desde o topo da jaqueta até o cone (ver figura 1a) em cada um dos chumbadores. Calcular a média e encurtar a ferramenta de aplicação fornecida ou especificada pelo fabricante para obter esta profundidade na instalação. Instalar os chumbadores a serem ensaiados utilizando esta ferramenta encurtada para obter expansão parcial. Para os tipos de chumbadores das figuras 1b e 1c, utilizar o mesmo critério, medindo e aplicando deslocamento reduzido da jaqueta. 6.2.3.3.2
Expansão de referência
Ajustar a ferramenta de aplicação fornecida ou especificada pelo fabricante para obter a expansão de referência, utilizando o mesmo método de 6.2.3.3.1, adotando o peso e a quantidade de quedas da tabela 6 para expansão de referência.
17
Projeto 04:003.01-081:2002
Tabela 6 Parâmetros para estabelecimento de expansão parcial e representativa de chumbadores de expansão por percussão [6.5] Diâmetro do chumbador
Massa
Altura da queda
Quantidade de quedas para avaliação de expansão parcial
Quantidade de quedas para avaliação de expansão de referência
mm
(pol)
kg
(lbs)
mm
(pol)
6
(1/4)
4,5
(10)
450
(18)
2
3
8
(5/16)
4,5
(10)
450
(18)
3
5
10
(3/8)
4,5
(10)
450
(18)
4
6
12
(1/2)
4,5
(10)
450
(18)
5
7
16
(5/8)
15
(33)
600
(24)
3
4
20
(3/4)
15
(33)
600
(24)
4
5
6.2.3.4 Instalação de chumbadores de segurança Instalar os chumbadores de segurança conforme estabelecido na tabela 7. Nos ensaios (tabela 1, ensaio 3 e tabela 2, ensaio 5), os chumbadores de segurança devem ser instalados usando uma combinação de parâmetros que minimize a área de interferência entre chumbador e concreto. A tabela 7 fornece estas combinações para vários tipos de chumbadores de segurança. Nos outros ensaios, de acordo com as tabelas 1 e 2, fazer um furo cilíndrico com diâmetro indicado na mesma tabela e realizar o alargamento do fundo do furo seguindo as instruções do fabricante. Tabela 7 Requisitos para instalação de chumbadores de segurança [6.6] Controle da expansão por meio do(a) Deslocamento Carga Figura (tipo)
11
(1)
da jaqueta para baixo 12
Torque
da haste cônica para cima
(2)
13
(3)
14 e 14a (5)
Antes da instalação
Alargamento do fundo do furo
15
(6)
Auto alargado durante a instalação.
Comprimento da jaqueta
-----
No mínimo da tolerância
-----
-----
Profundidade do furo cilíndrico
-----
No máximo da tolerância
-----
-----
-----
Alinhamento da jaqueta com a superfície do concreto
-------
Alinhamento da jaqueta com a superfície do concreto
-----
50% do torque especificado
Condições de instalação ou Carga a ser aplicada na instalação Diâmetro da broca para a perfuração cilíndrica Diâmetro da ferramenta de alargamento do furo Comprimento da ferramenta de alargamento do furo
75% da carga especificada
ou 50% do torque especificado
Máximo Mínimo da especificação
---------
No máximo da tolerância
18
Projeto 04:003.01-081:2002
Figuras 11 (Tipo1) - Chumbador de segurança controlado pela carga. Instalado por tracionamento da haste do chumbador, causando a expansão da extremidade da jaqueta na parte previamente alargada, pouco acima do fundo do furo. [2.3a]
Figura 12 (Tipo 2) – Chumbador de segurança controlado por deslocamento . Instalado pelo impacto na jaqueta que desliza e se expande sobre um cone apoiado no fundo do furo, ocupando a parte previamente alargada. [2.3b]
Figura 13 (Tipo 3) – Chumbador de segurança controlado por deslocamento .
Projeto 04:003.01-081:2002
19
A instalação se verifica pelo tracionamento da haste do cone para cima expandindo a parte inferior da jaqueta que se aloja dentro do espaço préviamente alargado. [2.3c]
Figuras 14 e 14a (Tipo 5) -Chumbadores de segurança controlados por torque .
A instalação se verifica ao aplicar-se o torque que força a entrada do cone na jaqueta, seja pela sua extremidade inferior (14) ou pela sua extremidade superior (14a). [2.3e]
Figura 15 (Tipo 6) – Chumbador de segurança controlado por torque.
O alargamento do furo e a instalação ocorrem simultaneamente, pela rotação da jaqueta, em cuja extremidade inferior existem insertos de metal duro, que a medida que cortam o concreto, alargam o furo e avançando sobre o cone causam a expansão da jaqueta. [2.3f] 6.3
Metodologia de ensaios
Os ensaios dos chumbadores devem ser feitos conforme NBR 14827 e atendendo às seções 7,8 e 9 descritas adiante. 6.4 Ensaios em concreto fissurado 6.4.1 Realizar os ensaios em placas de concreto executadas de acordo com os requisitos do Anexo A3. Usar a abertura da fissura, w, conforme especificado para cada ensaio. Iniciar a fissura e instalar o chumbador de acordo com 6.2, de modo que o eixo do chumbador fique aproximadamente no plano da fissura. Instalar os instrumentos para medir a abertura da fissura e alargar a fissura até a abertura especificada, com o chumbador ainda descarregado. Medir a abertura da fissura utilizando dois relógios comparadores ou transdutores eletrônicos, um de cada lado do chumbador, com orientação perpendicular à fissura. 6.4.2 Aplicar ao chumbador a seqüência de cargas especificada, monitorando a largura da fissura na superfície. Ver anexo A3.
20
Projeto 04:003.01-081:2002 6.4.3 Registrar continuamente, durante o ensaio, a carga e o deslocamento do chumbador e também a largura da fissura (caso se aplique). 6.5 Requisitos gerais para o comportamento do chumbador 6.5.1
Comportamento carga x deslocamento.
6.5.1.1 O comportamento carga x deslocamento de chumbadores isolados submeti dos à tração, deve ser previsível, isto é, o deslizamento sem controle do chumbador é inaceitável. A figura 16 fornece exemplos de curvas, carga x deslocamento aceitáveis e inaceitáveis, para os tipos de chumbador analisados por esta Norma. Para cada chumbador ensaiado, um patamar com deslizamento superior a 5% do deslocamento em carga máxima, ou uma queda temporária de carga, não são aceitáveis em níveis de carga inferior a N 1 . Sendo N 1 : O menor valor entre 0,8 N u e A se,fy , para ensaios em concreto não fissurado, ou O menor valor entre 0,7 N u e A se,fy , para ensaios em concreto fissurado.
Figura 16 – Curvas carga x deslocamento [6.2] 6.5.1.2 Se, dentro de uma série de ensaios, no máximo um ensaio, exibir curva de carga x deslocamento em desacordo com 6.5.1.1, o chumbador pode ainda ser considerado aceitável, desde que as seguintes condições sejam atendidas: • Não houver queda de carga; e • O desvio for justificado como não característico do comportamento do chumbador e for devido, por exemplo, a falha no
procedimento do ensaio ou na placa de concreto. Tais defeitos devem ser descritos detalhadamente no relatório de avaliação, e os resultados de dez ensaios adicionais de tração devem exibir curvas que atendam os requisitos de 6.5.1.1. 6.5.2 Comportamento carga x deslocamento para cargas de serviço. Para cada série de ensaios (combinação de diâmetro do chumbador e embutimento), informar o valor de β (rigidez do chumbador) e seu coeficiente de variação, ν , na faixa de cargas de serviço usando a equação (1) e utilizando o formato sugerido na tabela 13.
21
Projeto 04:003.01-081:2002
ß = ( N 30% - N 10% ) ÷ ( ∆30% - ∆10% )
Onde: N 30% e
N 10%,
(1)
[6-1]
são as cargas respectivamente a 30% e a 10% da carga última
N u
medida no ensaio de tração e
∆30% e ∆10% são os respectivos deslocamentos.
6.5.3
Modalidades de falha
A modalidade de falha em cada ensaio é importante, pois cada uma está associada a um tipo diferente de resistência. As modalidades de falha para cargas de tração são: falha do concreto em cone, falha do aço, falha por escorregamento do conjunto ou de parte, fissuração da placa de concreto, e ruptura da face lateral da placa de concreto. As modalidades de falha por cisalhamento são: ruptura do aço precedida de esmagamento do concreto e ruptura do concreto próximo da borda. As figuras 17 e 18 exemplificam estas modalidades de falha. Informar a modalidade de falha para cada série de ensaios e a resistência (valores k para concreto, f u,test para falha de aço, e N p para falhas de escorregamento do conjunto ou de parte). Onde houver diferentes modalidades de falha dentro de uma única série de ensaios, informar as várias modalidades de falha observadas, com suas respectivas resistências características.
Figura 17 – Modalidade de falha para chumbadores sob carga de tração [6.3]
22
Projeto 04:003.01-081:2002
Figura 18 – Modalidades de falha para chumbadores sob carga de cisalhamento [6.4]
6.5.3.2.1 Caso a única modalidade de falha seja falha do aço, informar f u,test , informar o menor valor de k aceitável para concreto, segundo 7.3.1. Desejando obter um valor mais alto para o k para a falha de concreto, é permitido usar embutimento menor que o especificado ou parafuso de aço de maior resistência, desde que o funcionamento do chumbador não seja afetado.
6.5.3.2.2 Caso haja mais de um embutimento especificado para o mesmo diâmetro do chumbador, conduzir os ensaios de acordo com a tabela 8. Informar as respectivas modalidades de falha e o menor valor de k para falha de concreto, f u,test para falha de aço e N p para falhas de escorregamento total ou parcial, para cada diâmetro. Ocorrendo diferentes modalidades de falha para um mesmo diâmetro com diferentes embutimentos, as diferentes modalidades e respectivas resistências devem ser informadas.
Tabela 8 Programa de ensaios de referência para chumbadores com embutimentos múltiplos [6.7]
Números dos ensaios Embutimento ⇒
Todos
Raso
Profundo
Concreto não fissurado Tabela 1
1e2
3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9
3, 4, 5, 6, e 7
Concreto fissurado Tabela 2
1, 2, 3 e 4
5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 e 13
5, 6, 7, 8, 9, 12 e 13
Para os chumbadores com embutimento superior ao embutimento raso, os seguintes ensaios são dispensados: a) Em concreto não fissurado – tabela 1: ensaios 8 e 9 b) Em concreto fissurado- tabela 2: ensaios 10 e 11 6.5.3.3Para falhas de escorregamento total ou parcial, calcular N p (quantil de 5%) baseado no tamanho da amostra e informar k como o valor mínimo da tabela 9.
23
Projeto 04:003.01-081:2002 Tabela 9 – Valores máximos e mínimos de eficiência do fator Valor de k mínimo aceitável
k
[7.1]
Valor de k máximo a relatar
Sistema de unidades
Sistema internacional
(Sistema inglês)
Sistema internacional
(Sistema inglês)
Ensaios em concreto fissurado
7
(17)
9
(21)
Ensaios em concreto não fissurado
10
(24)
13
(30)
7 Ensaios de referência 7.1 Objetivo Conduzir os ensaios de referência para obter valores básicos para os ensaios de confiabilidade e em condições de serviço. Os requisitos para os ensaios de referência são apresentados a seguir. 7.2 Ensaios de tração de referência, para chumbadores isolados, sem influência de espaçamento entre chumbadores e distância à borda Ver tabela 1: ensaios 1 e 2 , tabela 2: ensaios 1,2,3 e 4 . 7.2.1
Requisitos para ensaios de referência
Conduzir os ensaios de tração de acordo com NBR 14827 em chumbadores ancorados em concretos de baixa e alta resistência. O coeficiente de variação, ν , da carga última de tração em qualquer série de ensaios não deve exceder de 15%. Caso o coeficiente de variação com a quantidade de exemplares original não atender este requisito, esta quantidade pode ser aumentada. Se o requisito não é atendido, o chumbador deve ser considerado não qualificad o. 7.3 Cálculos necessários utilizando os resultados dos ensaios de referência 7.3.1 Para falha do concreto Calcular o k a partir dos resultados dos ensaios, usando a Equação (2) e considerando na avaliação de N b as condições dos ensaio e a quantidade de exemplares da amostra.
k =
N b 1, 5
hef
(2)
[7-1]
f c , test ,i
Caso o valor de k calculado não atenda ao mínimo aceitável da tabela 9, determinar a resistência característica à tração de acordo com 7.3.3. Os valores de k informados na tabela 13 não devem exceder os valores máximos de k fornecidos pela tabela 9. 7.3.2 Para falha do aço em ensaio de tração em concreto fissurado ou não fissurado Quando a falha ocorrer no aço, com embutimento e resistência do aço informados na tabela 13, o valor de k a ser informado na referida tabela é o valor mínimo aceitável estabelecido na tabela 9. Desejando obter um valor mais alto para o k é permitido usar, no mesmo tipo de chumbador, embutimento menor, ou parafuso de aço de maior resistência, ou ainda ambas opções, para que a falha ocorra no concreto e k possa ser determinado pela Equação (2). 7.3.3 Para falha de escorregamento em ensaio de tração em concreto fissurado ou não fissurado Quando a falha ocorrer por escorregamento total ou parcial do chumbador, calcular a resistência característica à tração, N p utilizando os dados de ensaio em conformidade com o procedimento do Anexo A2. Informar o valor de N na tabela 13. p 8
Ensaios de confiabilidade
8.1 Objetivo O propósito dos ensaios de confiabilidade é verificar se o chumbador é capaz de ter um comportamento seguro e efetivo em condições normais e adversas, durante a instalação como também em condições de serviço. Os requisitos para os ensaios de confiabilidade são dados a seguir.
24
Projeto 04:003.01-081:2002 8.2 Ensaios de confiabilidade utilizando esforço de instalação reduzido Ver tabela 1: ensaio 3 e tabela 2: ensaio 5. 8.2.1 Objetivo Estes ensaios são realizados com carga de tração, para determinar a sensibilidade do chumbador em condições adversas de instalação. 8.2.2 Condições gerais dos ensaios Em concreto fissurado, não havendo recomendação diferente, usar uma abertura de fissura de 0,3 mm (0,012 pol). 8.2.2.1 Chumbador de expansão por torque Realizar os ensaios em chumbadores ancorados em concreto de alta resistência, utilizando um torque de instalação reduzido igual a 0,5 T inst,. O diâmetro da broca usada para o furo deve ser d m . Ver nas figuras 4a, 4b e 4c alguns dos tipos de chumbadores de expansão por torque.
8.2.2.2 Chumbadores de expansão por percussão Realizar os ensaios em chumbadores ancorados em concreto de baixa resistência, usando broca de diâmetro d m . Ver nas figuras 1a, 1b e 1c alguns tipos de chumbadores de expansão por percussão. Os requisitos para deslocamento parcial da jaqueta estão nas tabelas 4 e 5. 8.2.2.3 Chumbadores de segurança. Para chumbadores de segurança controlados por torque ou por carga (tipos 1, 5 e 6), realizar os ensaios de tração em concreto de baixa resistência e também em concreto de alta resistência. Para os chumbadores de segurança controlados por deslocamento ( tipos 2 e 3), realizar os ensaios de tração somente concreto de baixa resistência. Ver as figuras 11, 12, 13, 14, 14a e 15. Os requisitos de instalação estão na tabela 7. 8.2.3 Requisitos O coeficiente de variação, ν , da carga última de tração, em qualquer série de ensaios não pode exceder 20%. Caso o coeficiente de variação ultrapasse os 20%, o tamanho da amostra pode ser aumentado, na tentativa de reduzi-lo. Não sendo atingido este requisito, o chumbador deve ser considerado não qualificado. 8.3 Ensaios de confiabilidade em concreto de baixa resistência, usando broca de diâmetro máximo Ver tabela 1: ensaio 4 e tabela 2: ensaio 6. 8.3.1 Objetivo Estes ensaios de confiabilidade são realizados para avaliar a sensibilidade do chumbador em concreto de baixa resistência e furos mais largos, em concreto fissurado ou não fissurado. 8.3.2 Condições gerais de ensaio Realizar os ensaios com carga de tração em concreto de baixa resistência para todos os tipos de chumbadores. Utilizar brocas de diâmetro d máx. . Para ensaios em concreto fissurado, usar abertura de fissura de 0,5 mm (0,020 pol). 8.3.3 Requisitos O coeficiente de variação, ν , da carga última de tração, em qualquer série de ensaios não deve exceder 20%. O tamanho da amostra pode ser aumentado, caso o coeficiente de variação ultrapasse os 20%, na tentativa de reduzi-lo Não sendo atingido este requisito, o chumbador deve ser considerado não qualificado. 8.4 Confiabilidade em concreto de alta resistência com broca estreita Ver tabela 1: ensaio 5 e tabela 2: ensaio 7. 8.4.1 Objetivo Estes ensaios de confiabilidade são realizados em concreto fissurado e não-fissurado para avaliar a sensibilidade do chumbador em concreto de alta resistência e furos com diâmetro reduzido. 8.4.2 Condições gerais de ensaio Realizar os ensaios com carga de tração em concreto de alta resistência para todos os tipos de chumbadores. Utilizar brocas de diâmetro d min.. Para ensaios em concreto fissurado, usar abertura de fissura de 0,5 mm ( 0,020 pol). 8.4.3 Requisitos O coeficiente de variação, ν , da carga última de tração, em qualquer série de ensaios não deve exceder 20%. O tamanho da amostra pode ser aumentado, caso o coeficiente de variação ultrapasse os 20%, na tentativa de reduzi-lo Não sendo atingido este requisito, o chumbador deve ser considerado não qualificado. 8.5 Confiabilidade sob carga repetitiva Ver tabela 1: ensaio 6
25
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8.5.1 Propósito Estes ensaios de confiabilidade são realizados para avaliar o desempenho do chumbador sob carga repetitiva em concreto não-fissurado. 8.5.2 Condições gerais de ensaio Submeter o chumbador a carga de tração cíclica que varie senoidalmente entre os valores mínimo e máximo abaixo : valor mínimo – maior valor entre 0,25 N k e 0,6 A se x 120 MPa (0,6 A se x 17400 psi) valor máximo – menor valor entre 0,6 N k e 0,8 A se x f y A freqüência de oscilação da carga deve ser, no máximo, de 6 Hz. Medir os deslocamentos continuamente, ou até a carga máxima do primeiro ciclo e depois, após 10, 100, 1000, 10 mil e 100 mil ciclos de carga. Ao final dos ciclos de carga, ensaiar o chumbador em um único ciclo de tração, até a ruptura. 8.5.3 Requisitos Os deslocamentos do chumbador devem mostrar tendência à estabilização e a resistência residual média do chumbador não deve ser inferior a 80% da resistência média no ensaio de referência correspondente. O coeficiente de variação, ν , da carga última de tração, em qualquer série de ensaios, não deve exceder 20%. O tamanho da amostra pode ser aumentado, caso o coeficiente de variação ultrapasse os 20%, na tentativa de reduzi-lo. Não sendo atingido este requisito, o chumbador deve ser considerado não qualificado. 8.6 Confiabilidade em ancoragens em concreto fissurado onde a abertura da fissura varia ciclicamente. Ver tabela 2: ensaio 8. 8.6.1 Objetivo Estes ensaios de confiabilidade são realizados para avaliar o desempenho do chumbador localizado em fissuras cuja abertura varia ciclicamente. 8.6.2 Condições gerais do ensaio Antes da instalação do chumbador, realizar dez ciclos de abertura e fechamento da fissura para estabilizar a formação da referida fissura. Instalar o chumbador de acordo com a seção 6.2, de modo que o eixo do chumbador fique aproximadamente no plano da fissura. Alargar a fissura para uma abertura de w 1 = 0,3 mm (0,012 pol). Aplicar carga de tração de N w da Equação (3). O ciclo de abertura da fissura deverá ser estabelecido entre uma largura máxima w 1 = 0,3 mm (0,012 pol) e uma largura mínima de w 2 = 0,1 mm (0,004 pol). N w =
0,9 N b (0,7 ØIR )
(3)[8-1]
Onde: N b =
resistência característica à tração em concreto fissurado de baixa resistência conforme determinada em ensaios de referência. ØIR = fator de redução de capacidade em função da categoria determinada nos ensaios de confiabilidade = 1,0 para categoria 1 de chumbadores = 0,85 para categoria 2 de chumbadores = 0,7 para categoria 3 de chumbadores Com a abertura da fissura variando ciclicamente, manter N w constante com uma tolerância de 5%. Abrir e fechar a fissura 1000 vezes com uma freqüência máxima de 0,2 Hz. Durante os ciclos da fissura, manter a máxima abertura da fissura w 1 constante. A mínima abertura w 2 aumentará durante o ensaio devido à introdução de partículas provenientes da desagregação do concreto.(ver figura 19).
26
Projeto 04:003.01-081:2002
Figura 19 – Extensão da abertura
[8.1]
A diferença entre a abertura de fi ssura máxima w 1 e a mínima w 2 , durante os 1000 ciclos não deve cair abaixo de 0,1 mm (0.004 pol). Se isso acontecer, a qualquer momento durante o ensaio, então a carga aplicada à placa, que ocasiona o limite inferior w 2 deve ser reduzida, ou a carga aplicada à placa, correspondente ao limite superior w1, deve ser aumentada, ou ambas devem ser implementadas, até que o valor de w 1 – w 2 = 0,1 mm (0,004 pol) seja atendido. Notar que um aumento no limite superior significa um aumento na abertura máxima da fissura, w 1 , além de 0,3 mm (0,012 pol). 8.6.3 Medir o comportamento de carga x deslocamento, até atingir a carga N w . A seguir, mantendo N w constante, medir o deslocamento do chumbador e as aberturas da fissura w 1 e w 2 , continuamente ou pelo menos após 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 e 1000 ciclos de abertura e fechamento de fissura. 8.6.4 Depois de completar os 1000 ciclos de abertura e fechamento da fissura, aliviar a carga do chumbador e medir o deslocamento de recuperação. A seguir abrir a fissura até w = 0,3 mm (0,012 pol) e realizar o ensaio de tração até a ruptura, monitorando a abertura da fissura, mas sem a controlar. 8.6.5 Requisitos Nos ensaios com abertura cíclica da fissura, o deslocamento do chumbador deve ser inferior a 2,0 mm (0,080 pol) depois dos 20 ciclos iniciais de abertura e fechamento, e inferior a 3,0 mm (0,120 pol) após 1000 ciclos. Este deslocamento pode se excedido em até 5% dos ensaios. Caso este requisito não seja atendido, aumentar o tamanho da amostra, ou repetir os ensaios com carga aplicada reduzida, até que este requisito seja atendido. Neste caso a resistência característica de escorregamento total ou parcial, deve ser reduzida de forma proporcional à redução da carga aplicada. Esta resistência característica reduzida deve ser empregada para estabelecer a categoria do chumbador (ver 10). A resistência residual média do chumbador determinada segundo 8.6.4, não deve ser inferior a 90% da resistência média do ensaio de referência correspondente. O coeficiente de variação, ν , da resistência residual em qualquer série de ensaios não deve exceder 20%. O tamanho da amostra pode ser aumentado caso o coeficiente de variação ultrapasse os 20%, na tentativa de reduzi-lo. Não sendo atingido este requisito o chumbador deve ser considerado não qualificado. 9 Ensaios em condições de serviço 9.1 Objetivo O objetivo dos ensaios em condições de serviço é coletar os resultados básicos necessários para prever o desempenho do chumbador nestas condições. 9.2 Condições gerais de ensaio 9.2.1 Os requisitos gerais estão especificados na seção 5 9.2.2 Para todos os ensaios, fazer os furos com uma broca de diâmetrod m . 9.2.3 Quando ensaiar chumbadores em concreto fissurado, as fissuras devem passar aproximadamente pelo plano do eixo do chumbador, e ter abertura de 0,3 mm, (0.012 pol.).
27
Projeto 04:003.01-081:2002 9.3 Ensaio de tração em condição de serviço com chumbador isolado em um canto . Ver tabela 1: ensaio 7 e tabela 2: ensaio 9
9.3.1 Objetivo O objetivo deste ensaio é determinar que o chumbador atende ao requisito de que a distância crítica à borda não é superior a 1,5 hef , em placas de concreto com a espessura mínima estabelecida pelo fabricante, para aquele chumbador. Realizar os ensaios em concreto não-fissurado, de baixa resistência, com um único chumbador de cada vez, ancorado em um canto a 1,5 hef de distância a ambas as bordas. 9.3.2 Requisito para distância crítica à borda A resistência última do chumbador nas condições da seção 9.3.1 deve ser estatisticamente equivalente à resistência última nos ensaios de referência realizados em chumbadores distantes das bordas. 9.4 Ensaios em condição de serviço com distâncias à borda e espaçamento, mínimos. Ver tabela 1: ensaio 8 e tabela 2: ensaio 10 9.4.1 Objetivo Este ensaio verifica que o concreto não sofre falha de fissuração durante a instalação do chumbador. 9.4.2 Condições gerais de ensaio Chumbadores de todos os tipos e diâmetros são ensaiados em placas de concreto não-fissurado e de baixa resistência, com espessura hmi n , a ser informada para cada chumbador, em furos abertos com brocas de diâmetro d m . Instalar dois chumbadores espaçados entre si de smin , ambos distantes de uma única borda de c min , e afastados de outro grupo de chumbadores de pelo menos 3 hef Os valores iniciais recomendados para esses parâmetros são os seguintes: smi n = 6 d 0 c min = 6 d 0 para chumbadores de segurança = 8 d 0 para chumbadores de expansão por torque
= 10 d 0 para chumbadores de expansão por percussão h min = 1,5 hef Permite-se o uso de placas de concret o (ver figura 18), separadas para cada chumbador, com a finalidade de facilitar a detecção de fissuras no concreto . A distância até as bordas da placa de concreto a partir da linha de centro do chumbador correspondente deve ser 3 d 0 . É permitido o uso de placas de concreto com menores dimensões no caso de chumbadores de segurança, quando smin < 6 d 0 . 9.4.3 Para chumbadores de expansão por torque aplicar torque alternadamente em um e em outro chumbador, em acréscimos de 0,2 T inst até atingir T sc definido abaixo. Após cada acréscimo, procurar por fissuras na superfície do concreto. Interromper o ensaio quando a falha na ancoragem, seja no concreto ou no aço, não permitam que mais torque seja aplicado, ou até que o torque atinja T sc . Para cada ensaio, regis trar o torque máximo em cada chumbador e o torque ao constatar a formação da primeira fissura capilar em um ou ambos os chumbadores, quando isto ocorrer antes de se atingir o torque máximo de cada chumbador. T sc = T inst + 138 N x m (T inst +100 ft-lbs)
quando T inst > 197 N x m (143 ft-lbs),
Caso contrário T sc = 1,7 T inst 9.4.4 Para chumbadores expandidos pela carga, instalar o chumbador de acordo com instruções do fabricante. 9.4.5 Para chumbadores de expansão por percussão, cuja instalação não prevê torque de instalação, proceder de acordo com as especificações do fabricante. 9.4.6
Requisitos
9.4.6.1 Para chumbadores controlados por torque, não deve haver fissuras até atingir T sc . O quantil de 5% dos valores de torque, calculados de acordo com Anexo 2 e normalizados para f c = 17 MPa (2500 psi) pela equação A1.1 deve ser maior do que T sc . Caso este requisito não seja atendida, proceder conforme 9.4.6.3. 9.4.6.2 Para chumbadores de expansão por percussão, chumbadores de segurança e chumbadores controlados pela carga, a borda não deve sofrer dano durante o processo de instalação. 9.4.6.3 Se os chumbadores não atenderem estes requisitos, proceder como segue:
28
Projeto 04:003.01-081:2002 • manter c min constante, e incrementar smin , até que não ocorram fissuras e/ou • manter smin constante, e incrementar c min até que não ocorram fissuras
Instalar os chumbadores de acordo com 9.4.3, 9.4.4 ou 9.4.5 Registrar as distâncias mínimas até as bordas e os espaçamentos. 9.5 Ensaios de cisalhamento em condições de serviço para chumbadores isolados sem de influência de espaçamento ou distância à borda Ver tabela 1: ensaio 9 e tabela 2: ensaio 11 9.5.1 Objetivo Este ensaio se aplica a chumbadores que apresentam uma redução da seção transversal próxima à seção de cisalhamento (distância inferior a 5 diâmetros), caso em que a avaliação pelo cálculo da resistência do aço ao cisalhamento, não é aplicável. Realizar os ensaios de cisalhamento em concreto não fissurado. Calcular V s utilizando anexo A.2. Quando este ensaio de cisalhamento não for necessário, a resistência ao cisalhamento do aço pode ser determinada pela norma NBR 8800. 9.6 Ensaios de simulação sísmica de tração, em condições de serviço 9.6.1 Objetivo Estes ensaios são opcionais e avaliam o desempenho do chumbador em simulação sísmica de tração, incluindo o efeito de fissuras, porém sem influência das bordas. 9.6.2 Ensaios Realizar ensaios que simulem condições sísmicas aplicando carga de tração pulsante, em chumbadores com o embutimento mínimo, para o qual procura ser qualificado, para aplicação em concreto fissurado. Os chumbadores podem ser ensaiados com embutimentos maiores, para verificar o aumento da resistência obtido. Instalar o chumbador em uma fissura fechada de acordo com 6.4. Abrir a fissura até 0,5 mm (0.020 pol). Caso não é fornecida especificação de torque pelo fabricante, o chumbador deve ser apertado manualmente, sem uso de ferramentas antes do ensaio. Ensaiar chumbadores com rosca interna, utilizando o parafuso especificado pelo fabricante e informar na tabela 13. Submeter os chumbadores à carga de tração com variação senoidal conforme especificado na tabela 10 e figura 20, usando freqüência entre 0,1 e 2 Hz.
Figura 20 - Gráfico de carga para ensaio sísmico de tração [9.1]
Tabela 10. Histórico exigido de carga sísmica de tração [9.1] Nível de carga
N eq
Quantidade de ciclos
10
N i
N m
30
100
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onde, N eq
= carga máxima de tração em ensaio sísmico, igual a 50% da média de resistência à tração em concreto fissurado nos ensaios de referência;
N m = 25% da média de resistência à tração em concreto fissurado nos ensaios de referência, N i =
N eq + N m 2
Depois que o chumbador tiver passado pelos ciclos de simulação sísmica de tração e usando uma abertura de fissura inicial não inferior à obtida ao final dos ciclos de ensaio, aplicar carga de tração no chumbador até a ruptura. Registrar o pico de cada ciclo de carga e o respectivo deslocamento do chumbador. Caso o chumbador falhe antes do término dos ciclos estabelecidos na tabela 10, registrar ao quantidade de ciclos e a carga de ruptura. 9.6.3 Requisitos Todos os chumbadores devem passar por ensaios de simulação sísmica de tração. Os chumbadores que são ensaiados em concreto fissurado, [w = 0,5 mm (0.02 pol)], com uma carga cíclica de tração de valor N eq , devem ser considerados de resistência plena conforme determinado nos resultados dos ensaios estáticos corrigidos para a resistência do concreto da placa de ensaio. Os chumbadores que falharem durante ensaio de tração cíclico, podem ser ensaiados com cargas cíclicas máximas inferiores, para estabelecer resistência de tração nominal reduzida, Os chumbadores que forem ensaiados com cargas cíclicas máximas reduzidas devem ter sua resistência à tração nominal reduzida pela relação entre a carga cíclica máxima ensaiada e N eq . A resistência residual média dos chumbadores, em séries de ensaios de tração, deve ser de pelo menos 80% da resistência média nos ensaios de referência, reduzida pela relação entre a carga cíclica máxima ensaiada e N eq , se for o caso. 9.7 Ensaios de simulação sísmica de cisalhamento, em condições de serviço Ver tabela 2: ensaio 13 9.7.1 Objetivo Estes ensaios são opcionais e avaliam o desempenho sob cargas de cisalhamento que simulam um carregamento alternativo de origem sísmica.. 9.7.2 Ensaios Ensaiar os chumbadores com o embutimento mínimo para o qual o chumbador será qualificado para aplicação em concreto fissurado. Os chumbadores podem ser ensaiados com embutimentos maiores, para constatar resistências mais altas. Instalar o chumbador em concreto fissurado de acordo com a seção 6.2. Caso o fabricante não especifique torque de instalação, o chumbador deve ser apertado manualmente, sem uso de ferramentas, antes do ensaio. Ensaiar chumbadores com rosca interna com o parafuso especificado pelo fabricante e informar na tabela 13. Submeter os chumbadores à carga de cisalhamento com variação senoidal como indicado na tabela 11 e figura 21. Aplicar a carga paralelamente à direção da fissura, usando freqüência de carga entre 0.1 e 2 Hz. Para reduzir o deslizamento descontrolado durante a reversão da carga, a aplicação de carga de cisalhamento alternada pode ser aproximada pela aplicação de dois semi-ciclos de carga senoidal com a freqüência desejada, conectados por uma carga em rampa, em velocidade reduzida, conforme figura 22. Depois que as simulações de ciclos de cisalhamento sísmico forem efetuadas, ensaiar os chumbadores até a ruptura em cisalhamento estático. Registrar o pico de carga de cisalhamento de cada semi-ciclo e o correspondente deslocamento do chumbador na direção da carga. Plotar os resultados sob a forma de curva de histerese, carga x deslocamento.
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Figura 21- Gráfico dos ciclos do ensaio sísmico de cisalhamento [9.2]
Figura 22- Aproximação permitida do ciclo sísmico alternado de cisalhamento [9.3] Tabela 11. Histórico exigido para carga sísmica de cisalhamento [9.2] Nível de carga
N eq
V i
V m
Quantidade de ciclos
10
30
100
Onde, N eq = carga máxima de cisalhamento em ensaio sísmico, igual à 50% da média de resistência em concreto
fissurado em ensaios de cisalhamento, ou a resistência ao cisalhamento calculada do aço. V m = 25% da média de resistência em concreto fissurado em ensaios de cisalhamento, ou a resistência ao
cisalhamento calculada do aço. V i =
V eq + V m 2
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9.7.2.1 Ensaio de cisalhamento em concreto fissurado Quando o chumbador apresenta uma redução da seção transversal, próxima à seção de cisalhamento ( distância inferior a 5 diâmetros), caso em que a avaliação pelo cálculo da resistência ao cisalhamento do aço não é aplicável, devem ser realizados ensaios separados, em fissuras de 0,5 mm (0.02 pol.) de abertura, segundo seção 9.5, tabela 2, ensaio 11. Os parâmetros do ensaio, embutimento, direção da fissura e resistência do concreto, devem ser os mesmos do ensaio de simulação sísmica de cisalhamento. 9.7.3 Requisitos Todos os chumbadores devem passar por ensaios de cisalhamento sísmico simulado. Chumbadores que são ensaiados em concreto fissurado, w [ = 0,5 mm (0.02 pol)] com 50% da média das resistências estáticas últimas, devem ser considerados de resistência plena conforme determinado nos resultados dos ensaios estáticos corrigidos para a resistência do concreto da placa de ensaio. Os chumbadores que falharem durante ensaio de cisalhamento cíclico, podem ser ensaiados com cargas cíclicas máximas reduzidas, para estabelecer resistência ao cisalhamento nominal reduzida. Os chumbadores que assim forem ensaiados, devem ter sua resistência ao cisalhamento nominal reduzida pela relação entre a carga cíclica máxima ensaiada e 50% da resistência estática última. A resistência residual média dos chumbadores, em séries de ensaios de cisalhamento, deve ser de pelo menos 80% da resistência média nos ensaios de referência, reduzida pela relação entre a carga cíclica máxima ensaiada e 50% da resistência estática última. 10 Determinação da categoria do chumbador 10.1 Para cada combinação de diâmetro e embutimento de chumbador, computar a relação da resistência característica no ensaio de confiabilidade com a correspondente resistência característica no ensaio de referência. Determinar as resistências características de acordo com o Anexo A2. O valor K usado nos cálculos das resistências características em cada ensaio de confiabilidade e no correspondente ensaio de referência deve ser o valor de K associado ao ensaio (confiabilidade ou referência) com a menor quantidade de exemplares (menor valor entre os valores: n de confiabilidade e n de referência), para cada diâmetro. Utilizando relação das resistências características N b,r / N b,o , estabeleça a categoria do chumbador a partir da tabela 12 para cada diâmetro, informe na tabela 13.
Tabela 12. Categorias de chumbadores [10.1] Menor relação de capacidades
Categoria do chumbador
características 0,80 ≤
0,70 ≤
0,60 ≤
Se
11
N b, r N b ,o
N b, r N b, o N b, r N b, o
N b, r N b ,o
1
< 0,80
2
< 0,70
3 Chumbador não qualificável
< 0,60
Apresentação dos dados dos chumbadores
11.1 Análise dos dados Analisar os dados de acordo com os Anexos A.1 e A.2. 11.2 Formato da planilha de dados Informar os dados exigidos por esta Norma no formato mostrado na tabela 13. Adicionar outras observações quando apropriado, e incluir no relatório de avaliação.
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Projeto 04:003.01-081:2002 11.3 Requisitos gerais O relatório de avaliação deve informar os resultados provenientes da aplicação da NBR 14827:2002 incluindo também informações suficientes para uma completa identificação do produto, instruções explícitas de instalação, e dados para projeto. 11.4 Este relatório deve incluir em particular: 11.4.1 Descrição dos tipos dos chumbadores; 11.4.2 Materiais constituintes, (4.3.2); 11.4.3 Identificações (marcas de identificação), (4.5); 11.4.4 Dados de desempenho do chumbador, (11.2). Tabela 13 - Exemplo de relatório de dados de chumbador [11.1] Característica
H ef d 0 A se V s f y f ut S cr s min T inst ccr cmin hmin
Unidade SI
S. Inglês
mm mm mm 2 N MPa MPa mm mm N.m mm mm mm
(pol) (pol) (pol2) (lbs) (psi) (psi) (pol) (pol) (ft.lbs) (pol) (pol) (pol)
Diâmetro do chumbador Diâmetros menores (caso houver)
M8 (5/16")
M10 (3/8")
M12 (½ ")
Diâmetros maiores (caso houver)
1,2,3 ou não qualif. k N p N eq V eq
β ν
N (lbs) N (lbs) N (lbs) kN/mm (lbs/pol) Fração decimal ou %
12 Requisitos para o órgão independente de ensaios e avaliação 12.1 A avaliação e os ensaios dos chumbadores de acordo com esta Norma devem ser realizados ou testemunhados por um órgão independente de ensaios e avaliação, escolhido por credibilidade reconhecida em conformidade com os requisitos do NBR ISO IEC 17025 e ISO Guia 58. Além destes padrões, a escolha do órgão independente de avaliação deve ser baseada em experiência documentada em ensaios e avaliação de chumbadores conforme NBR 14827 incluindo competência comprovada para conduzir os ensaios descritos nesta Norma. 12.2 Os ensaios devem ser testemunhados e avaliados por engenheiro diplomado, contratado ou prestando serviços para o órgão independente de avaliação. ________________ //ANEXOS
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Projeto 04:003.01-081:2002 Anexos A (normativo) A.1 Procedimentos para ajuste dos resultados A.1.1 Ajuste no resultado do ensaio Em função da resistência real do concreto e do aço, depende do tipo de falha. A.1.2 Falha do concreto por ruptura em cone ou por fissuração Ajustar as resistências em proporção a f c , conforme a Eq. A1.1.
F m, i = F u, test ,i
f c, m, i
em newtons (lbs)
f c ,test ,i
(A1.1)
A.1.3 Falha por escorregamento total ou parcial A influência da resistência do concreto na carga última de escorregamento total ou parcial deve ser estabelecida por ensaios. A.1.4 Falha do aço Ajustar a carga do chumbador pela resistência nominal do aço usando a equação. A1.2. Para aços padronizados, o quantil de 5% da resistência do aço do chumbador deve ser calculado como a tensão f ut , multiplicada pela área efetiva de tração do chumbador.
F ut = F u, test ,i ⋅
f ut f u ,test
em newtons (lbs)
(A1.2)
A.2 Procedimentos para determinar cargas características A.2.1 Objetivo Segue-se o método para obtenção de F 5% (carga característica) a partir da carga última média, F m , e o coeficiente de variação, v , para falhas de ruptura em cone do concreto, escorregamento total e escorregamento parcial. A.2.2 Procedimento Calcular a carga característica pela equação. A2.1 usando a resistência média, F m obtida a partir de ensaios e o valor de K apropriado segundo a tabela A2.1. Os valores de K na tabela A2.1 são fatores para limites de tolerância unilateral para distribuição normal, e corresponde à probabilidade de 5% de não ser atingido com a confiança de 90%. F 5% = F m
(1 – K v )
em newtons (lbs)
Tabela A.2.1. Valores de
K
(A.2.1)
para avaliação de resistência característica com 90% de garantia [A.2.1]
Quantidade de ensaios 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 40 50 ∞
K
3,957 3,400 3,091 2,894 2,755 2,649 2,568 2,329 2,208 2,132 2,080 2,010 1,965 1,645
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A.3 Requisitos para placas de concreto A orientação geral é dada na NBR 14827 A.3.1 Ensaios em concreto não fissurado Usar placas de concreto simples (não armado) para ensaios, exceto quando exigido conforme A3.1.1 e permitido conforme A3.1.2. A.3.1.1 Para ensaios em condições de serviço, com a finalidade de determinar cmin. e smin., pode-se utilizar um reforço de borda com barra reta de 10 mm (3/8 pol) de diâmetro com cobrimento de concreto de 15 mm (5/8 pol). A.3.1.2 A placa de concreto para ensaio pode ter armação para permitir o manuseio e a distribuição da carga transmitida pelos equipamentos de ensaio, ou ambos. Posicionar a armação de modo que a resistência do chumbador a ser ensaiado não seja afetada. Este requisito deve ser considerado cumprid0 caso a armação esteja fora de um cone com altura hef e ângulo de 120° , cujo vértice coincide com o ponto de fixação do chumbador no concreto. A.3.2 Ensaios em concreto fissurado Usar placa de concreto que atenda os requisitos de A3.1 e mais o seguinte: A abertura da fissura deve ser aproximadamente uniforme por toda a espessura da placa. A espessura da placa de ensaio não deve ser inferior a 1,5 hef e nem a 100 mm (4 pol). Para controlar a localização das fissuras e para assegurar que os chumbadores sejam instalados com toda a sua extensão dentro da fissura, pode-se utilizar um indutor de fissuras, desde que esteja localizado de modo a não influenciar os resultados dos ensaios. A armação para controlar a abertura da fissura, deve ser colocada de modo a não influenciar o desempenho dos chumbadores. Estes requisitos devem ser considerados cumpridos caso a armação e os indutores de fissura estejam fora de um cone com altura hef e ângulo de 120º , cujo vértice coincide com o ponto de fixação do chumbador ao concreto. A taxa geométrica de armadura da placa de concreto dever ser aproximadamente de 1%. Um exemplo de placa de concreto com indutor de fissura é mostrado na figura 5. A.3.3 Moldagem e cura de placas de concreto para ensaio Concretar as placas na posição horizontal ou vertical. Caso a placa seja moldada verticalmente, a altura de lançamento do concreto deve ser no máximo de 1,5 m (5 ft). A moldagem e cura das placas de concreto para ensaio, devem também atender a norma NBR 5138. A.3.3.1 Para evitar fissuração, armazenar os corpos de prova cilíndricos de concreto e as placas , nas mesmas condições ambientais (sob lâmina de água ou em câmara de vapor). Ensaiar os corpos de prova em conformidade com NBR 5739, no mesmo dia em que os chumbadores correspondentes são ensaiados. Caso uma série de ensaios leve alguns dias para se realizar, ensaiar os corpos de prova ou testemunhos retirados da placa no momento mais representativo da resistência do concreto para o ensaio do chumbador (por exemplo, no início e no final dos ensaios, calculando a média ou fazendo análise em gráfico, resistência x idade) . A.3.3.2 Caso haja dúvida de que a resistência dos corpos de prova seja representativa da resistência do concreto das placas de ensaio, retirar pelo menos três testemunhos com diâmetro entre 100 e 150 mm (4 e 6 pol) da placa de ensaio, fora das zonas onde o concreto foi danificado pelo ensaio do chumbador e ensaiar à compressão. Preparar os testemunhos e ensaiar na condição seca avaliando os resultados de acordo com NBR 12655.
