Ligações entre Elementos Pré-Moldados

Ligações entre Elementos Pré-Moldados

4.1 Introdução
O assunto de ligações constitui-se em um dos tópicos mais importantes com relação às estruturas pré-moldadas. O papel das ligações é fazer uma interligação racional entre os elementos pré-moldados para compor um sistema estrutural capaz de resistir a todas as forças atuantes, incluindo ações indiretas provenientes da retração, fluência, movimentos térmicos, fogo, etc. Para desenvolver adequadamente o projeto estrutural, os projetistas devem conhecer o fluxo de forças ao longo da estrutura quando submetida à ações verticais e horizontais, bem como compreender como as ligações interagem com os elementos dentro do sistema estrutural como um todo. As ligações em estruturas pré-moldadas devem atender a diferentes critérios de projeto e de desempenho. A sua função principal das ligações é a transferência das forças entre as interfaces dos elementos pré-moldados, de forma que os elementos pré-moldados interajam entre si como um único sistema estrutural. Tal interação pode ter diferentes propósitos: Conectar elementos à estrutura de apoio; Garantir o comportamento global pretendido para os subsistemas pré-moldados, como a ação de diafragma nos subsistemas de pisos, ação de contraventamento em paredes compostas por elementos de painéis, etc. Transferir forças do seu ponto de aplicação para um subsistema de estabilização, como um núcleo ou parede de contraventamento. Outros aspectos relativos à função e à aparência das ligações podem resultar em requisitos específicos para projeto ou produção, como por exemplo com relação à durabilidade ou quanto aos aspectos estéticos. O detalhamento das ligações também deveria atender a requisitos de produção, de transporte e montagem dos elementos pré-moldados. O projeto de ligações não se limita a uma questão de escolher um dispositivo de ligação apropriado, mas engloba a consideração da ligação como um todo, incluindo as juntas, os materiais para preenchimento de nichos e juntas, detalhamento das superfícies das interfaces e das zonas nas extremidades dos elementos pré-moldados, em regiões próximas às ligações. Estas zonas nas extremidades dos elementos promovem a transferência das forças dos dispositivos de ligação para dentro dos elementos e devem ser detalhadas e armadas considerando as forças internas e as possíveis deformações.
Ligações típicas e padronizadas para estruturas pré-moldadas são apresentadas em manuais de projeto ou em catálogos de fabricantes. Todavia, o projeto de ligações estruturais não é apenas uma questão de selecionar uma solução apropriada a partir de uma lista de soluções padronizadas. Neste capítulo, são apresentados os princípios básicos e critérios de projeto, os quais possibilitam ao projetista o entendimento da filosofia de projeto de ligações em estruturas pré-moldadas em geral. Nos capítulos 5 ao 8 são fornecidos exemplos práticos de ligações entre elementos pré-moldados.

4.2 Critério Básico de Projeto
O projeto de ligações estruturais em construções pré-moldadas deve considerar uma variedade de critérios relacionados com o comportamento estrutural, tolerâncias dimensionais, resistência ao fogo, durabilidade e manutenção, facilidade de manuseio e montagem. Os principais critérios de projeto são apresentados a seguir:

4.2.1 Comportamento Estrutural Resistência
Uma ligação deveria ser projetada para resistir às forças para as quais elas serão submetidas durante a vida útil da estrutura. Algumas destas forças são causadas por ações diretas, como peso próprio e sobrecargas, ações de vento, ações sísmicas, ações devidas ao solo e à pressão da água. Outras ações indiretas são causadas pela restrição à mudanças de volume dos elementos, ou forças adicionais que podem aparecer devido à inclinações não intencionais em pilares e paredes portantes ou excentricidades nesses elementos. Em zonas sísmicas, as ligações devem ser capazes de garantir a integridade do sistema estrutural. No projeto de ligações também deve ser considerada a possibilidade de ocorrência de ações excepcionais (acidentais), como explosões, colisões etc. Forças adicionais podem surgir nas ligações em decorrência do efeito dessas ações. Todavia, nos casos onde as ações excepcionais causam danos severos na estrutura haverá a necessidade no projeto em se prever a redistribuição das forças e a formação de sistemas alternativos para apoio das cargas, de forma a isolar a parte danificada da estrutura. As ligações, como partes essenciais do sistema estrutural, deveriam facilitar tais transformações. Dentro do projeto para tais situações, não se está interessado apenas na capacidade de transferência das forças, mas também nas qualidades da ligação como deformabilidade e ductilidade ou até mesmo no conhecimento do relacionamento força-deslocamento das ligações.

Influência Decorrente de Mudanças de Volume
O efeito combinado da deformação por encurtamento devido a fluência, retração e redução de temperatura pode causar tensões de tração nos elementos de concreto pré-moldado e nas ligações. Existem duas filosofias de projeto que podem ser adotadas, ou se permitindo que os deslocamentos relativos ocorram nas ligações, ou fornecendo às ligações a restrição necessária para evitar os deslocamentos relativos. Neste último caso, as ligações devem ser projetadas para absorver forças consideráveis de restrição. Na prática, o que ocorre é adotar situações intermediárias, onde as ligações apresentam deformabilidade na direção do eixo dos elementos de viga. Se algum deslocamento relativo é possível, por exemplo devido às deformações elásticas de elementos estruturais ou das ligações, as tensões de restrição serão aliviadas. A liberdade parcial aos movimentos terão o mesmo efeito. Neste contexto, não é apenas a capacidade de transferência de força da ligação que é interessante para ser considerada no projeto, mas também a relação força-deslocamento e a deformabilidade da ligação.

Movimentos
Ligações não devem absorver necessariamente todos os movimentos na estrutura. Os movimentos necessários serão, na maior parte dos casos, devidos a deformações nas vigas e lajes devido ao carregamento e/ou forças de protensão. Geralmente, este problema aumenta quando um painel de fachada é conectado a uma viga ou laje em algum lugar ao longo do vão, distante do apoio. Se o detalhe para a ligação não permite o movimento vertical da viga ou da laje, isto pode causar dano na própria ligação, bem como nos elementos. Mesmo que não ocorra o dano, poderão surgir forças nos elementos que não foram intencionadas no projeto, ocasionando deformações indesejadas. A solução para isto é prever algum tipo de detalhamento na ligação que permita algum deslizamento na direção daquele movimento ou fazer com que a ligação funcione como uma rótula.

Ductilidade
É sempre aconselhável projetar e detalhar as ligações de modo a evitar rupturas frágeis no caso da ligação ser submetida com forças acima daquelas que foram previstas no projeto, sendo desejável um comportamento dúctil para as mesmas. A ductilidade é a capacidade de uma ligação sofrer deformações plásticas sem ocorrer uma redução significativa na sua capacidade de transmitir esforços. A ductilidade é geralmente quantificada por um fator de ductilidade, o qual relaciona a deformação última com a deformação ao final do limite elástico (início do escoamento). A ductilidade não deve ser confundida com a deformabilidade da ligação e também não deve estar associada apenas com a flexão. No caso de carregamentos excessivos, uma ligação dúctil irá atingir o escoamento e começar a se deformar de forma plástico. O deslocamento plástico gerará o alívio necessário da força de restrição e um novo estado de equilíbrio será formado. Neste caso, mesmo para grandes deslocamentos uma certa capacidade de transferência das forças ainda permanece, evitando assim a ocorrência de ruptura abrupta bem como a ocorrência de danos localizados na região da ligação. Por outro lado, a ocorrência de grandes deformações serve como aviso de anormalidades na estrutura. Com o propósito de assegurar um comportamento dúctil para as ligações, pode-se aplicar o princípio do projeto “equilibrado” (achar um melhor substituto para esse termo) por ductilidade, o qual está ilustrado na Figura 4.1 para uma ligação transferindo basicamente forças de tração através de uma junta, onde essa ligação consiste de vários componentes, os quais podem ser considerados como vínculos de uma força. As barras de ancoragem são identificadas como vínculos dúcteis e presumidos como tendo a contribuição mais importante para o deslocamento plástico total da ligação. O objetivo com o projeto “equilibrado” é assegurar que a deformabilidade plástica completa dos vínculos dúcteis possa ser alcançada antes que ocorra a ruptura da ligação. Falhas abruptas prematuras em outros componentes também devem ser evitados. Isto significa que todos os outros componentes, isto é, a ancoragem das barras dentro do elemento de concreto, as cantoneiras metálicas e a barra metálica soldada às cantoneiras deveriam ser projetadas para resistir não apenas ao escoamento mas também para resistir à capacidade última das barras de ancoragem.

Durabilidade
Com relação à durabilidade, é necessário considerar o risco da corrosão no aço e da fissuração e/ou lascamento no concreto com a devida atenção para as condições reais do meio ambiente onde a estrutura estará exposta. Componentes metálicos expostos a meios agressivos devem possuir uma proteção permanente, o que pode ser conseguido por meio de uma camada de pintura epoxy ou anti-ferrugem, bem como por uma camada de proteção com preenchimento de concreto ou argamassa moldado no local. Em muitos casos, as ligações não podem ser inspecionadas ou ter manutenção adequada após a construção ter sido concluída. Nestes casos, as ligações sem possibilidade de manutenção deveriam ter uma vida útil superior à vida útil da estrutura. Se a manutenção dos componentes metálicos das ligações não é possível, recomenda-se a utilização de aço inoxidável. No caso da presença de metais heterogêneos, deve-se considerar o risco da corrosão galvânica. A corrosão galvânica ocorre quando metais de diferentes níveis catódicos estão em contato elétrico e são ionizados por um eletrólito como a água.
4.2.2 Tolerâncias dimensionais
As tolerâncias dimensionais estão inevitavelmente aparecendo na estrutura de um edifício e na fabricação dos elementos pré-moldados. Essas tolerâncias devem ser consideradas no projeto das ligações, pois caso contrário poderão ocorrer sérios problemas durante a montagem da estrutura. Um exemplo típico é quanto ao comprimento dos apoios de um elemento pré-moldado. tanto o comprimento do elemento que está sendo apoiado como a posição da estrutura de apoio podem divergir dos valores originais de projeto. Estes desvios irão se concentrar normalmente nas ligações. No exemplo acima as tolerâncias dimensionais deveriam ser levadas em conta pelo comprimento do apoio (não está falando mas poderia ser referente ao comprimento do consolo) e as almofadas de elastômero. Outro princípio importante relacionado com as tolerâncias dimensionais é que as ligações deveriam possuir dispositivos para ajustes nas três direções para possibilitar que os elementos possam ser alinhados e nivelados durante a montagem.

4.2.3 Resistência ao Fogo
Existem basicamente dois aspectos que deveriam ser considerados dentro do projeto de ligações com relação à possibilidade de exposição dessas ligações ao fogo. Por um lado está o efeito do fogo sobre a capacidade de transferência dos esforços na ligação e por outro lado está a função de separação das ligações. Quando os componentes de uma ligação estão diretamente expostos ao fogo, a capacidade de transferir forças por meio da ligação pode ser reduzida como resultado da alta temperatura. Portanto, os componentes das ligações, os quais são partes vitais do sistema estrutural pré-moldado, deveriam possuir o mesmo grau de proteção ao fogo que os demais elementos estruturais. A proteção ao fogo para ligações pode ser conseguida por meio do revestimento da ligação com uma cobertura de concreto moldado no local ou com materiais especiais para isolamento ao fogo. Todavia, componentes metálicos das ligações que estão parcialmente inseridos nos elementos de concreto terão uma temperatura inferior que as partes não inseridas por causa da condutividade térmica do concreto envolvente. Muitas ligações pré-moldadas não são vulneráveis ao efeito do fogo e não requerem tratamento especial no projeto. Por exemplo, os apoios entre as lajes e vigas ou entre vigas e pilares geralmente não necessitam de cuidados especiais contra o fogo. Se as lajes ou vigas são apoiadas sobre almofadas de elastômero ou outros materiais combustíveis, a proteção das almofadas geralmente não é necessária pois a deterioração destas não provocará o colapso da estrutura.
No caso de incêndio, paredes e pisos tem uma função importante de separação com relação ao isolamento térmico e à penetração do fogo. As ligações nas juntas em paredes e pisos deveriam ser projetadas de modo a prevenir a passagem de chamas e de gases quentes.

4.3 Mecanismos Básicos para Transferência de Forças
Ligações estruturais são geralmente compostas por um número de componentes que garante a transferência de forças através da ligação como: juntas de preenchimento, tirantes de barras e outros dispositivos de acoplamento, barras ancoradas e zonas de ligação dos elementos pré-moldados interligados. A transferência de forças de um elemento pré-moldado para o outro, ou dentro da ligação global como um todo, está baseado num número de princípios, os quais são apresentados nesta sessão.

4.3.1 Encaixes
Uma ligação pode ser concebida por deslizando um componente dentro do outro em preenchendo o espaço vazio com graute ou concreto especial, ou ainda com adesivos. As soluções com adesivos não são normalmente empregadas em estruturas pré-moldadas. Um exemplo clássico de ligação por encaixe é a ligação pilar-fundação por meio de cálice de fundação. Um outro exemplo é o emprego de detalhes para ligações viga-pilar que utilizam de consolos metálicos inseridos no pilar que ficam encaixados nas partes inferiores das extremidades das vigas, escondendo assim o consolo. Nesse caso, o espaço vazio entre a abertura e o consolo metálico é normalmente preenchido com adesivo epoxy.

4.3.2 Barras Dobradas
Duas ou mais barras adjacentes podem ser acopladas longitudinalmente dentro de um elemento prismático de concreto confinado por estribos. A transmissão das forças de uma barra para a outra é garantida quando o comprimento da dobra é suficiente e o distanciamento entre as barras não é superior a um certo limite.
A ancoragem por dobra é freqüentemente empregada para conectar elementos pré-moldados. Os elementos pré-moldados são dotados de barras salientes, as quais são preenchidas com concreto moldado no local após a montagem. As ancoragens das extremidades pode se apresentar em forma de laços, dobras, ganchos e similares. Quando o comprimento de dobra requerido não é disponível, a transferência da força entre as barras das armaduras pode ser conseguida inserindo uma barra transversal entre dois ganchos ou entre duas barras em laço. A transferência da força neste caso estará baseada numa combinação de ação de laço e ação de pino.

4.3.3 Ação de Pino (ou Efeito de Pino)
A transferência de ações horizontais de um elemento para o outro em estruturas pré-moldadas é geralmente feita por meio de ligações que se utilizam de chumbadores, nos quais tem-se uma ação de pino.
Neste caso, o chumbador é solicitado por cisalhamento na junta de interface, sendo apoiado por tensões de contato ao longo do trecho do chumbador que está inserido no concreto, sendo que este estado de solicitações gera deformações por flexão no chumbador. No ELU o concreto é esmagado numa região do concreto próxima á interface e aparecem rótulas plásticas no chumbador próximo à interface da ligação. Neste caso, a resistência ao cisalhamento depende basicamente do diâmetro do chumbador e da resistência do concreto. A resistência ao cisalhamento diminui consideravelmente quando a distância de separação entre os dois elementos de concreto conectados é muito grande. De fato, quanto maior for esta distância, maior será a deformabilidade por cisalhamento da barra do chumbador, diminuindo-se a capacidade da ligação de restrição aos movimentos. Por esta razão, deve-se evitar almofadas de apoio muito altas tanto quanto possível. Dependendo das dimensões do elemento de concreto e das distâncias das bordas, pode ser necessário a utilização de uma armadura de fendilhamento (confinamento) ao redor do chumbador. Quando o chumbador é ancorado por aderência ou por ganchos de ancoragem é possível haver um comportamento combinado com ação de pino e efeito de atrito-cisalhamento. A ação de pino é utilizado em ligações com chumbadores. Os chumbadores somente transferem tensões de tração sem introduzir momentos fletores nas ligações.

4.3.4 Aderência
A ligação por aderência entre o concreto pré-moldado e o concreto moldado no local somente é considerada para baixas tensões nas interfaces, como por exemplo em ação composta entre as capas de concreto e as lajes de piso. Os fatores que afetam a aderência e a transferência de cisalhamento na superfície da interface são: a rugosidade da superfície; a resistência na superfície e a limpeza na superfície. Resultados de ensaios indicam que o tratamento da superfície do concreto pré-moldado é ao menos tão importante quanto o grau de rugosidade [1]. Fatores como limpeza, adensamento, cura e os cuidados em se molhar bem a superfície do concreto possuem maior influência na resistência ao cisalhamento da interface. Na verdade, através de uma combinação ótima desses fatores, em conjunto com um estudo adequado de traço é possível desenvolver uma boa resistência com uma superfície lisa como por exemplo no caso de extrusão, de formas deslizantes ou apenas por adensamento, o qual é igual ou mesmo maior que aquele obtido para uma superfície rugosa, onde se tem uma menor preocupação com o tratamento da superfície.

4.3.5 Atrito
Em uma junta de interface com alguma rugosidade, as forces de cisalhamento são basicamente transferidas por atrito. Todavia, tensões de compressão são necessárias na interface para criar a resistência ao atrito. Uma força de compressão permanente pode ser obtida pelas força de gravidade que é transferida através da junta ou por meio de protensão. Para muitas aplicações não é possível obter uma força de compressão nesta direção. Todavia, é possível induzir forças de compressão por meio de barras de armaduras, as quais são colocadas através da junta e deformada quando a ligação é solicitada por cisalhamento. Por causa da rugosidade na interface, uma pequena junta de separação terá lugar quando a junta é solicitada por cisalhamento e ocorre um deslizamento ao longo da interface. A junta de separação gera tensões nas barras das armaduras e a força de tração é equilibrada por uma força de compressão através da interface. A força de compressão induzida torna possível a transferência de cisalhamento por ação do atrito, o tão conhecido efeito atrito-cisalhamento. A resistência ao cisalhamento aumenta com o aumento da armadura transversal e do coeficiente de atrito. O princípio de transferência de forças por aderência e fricção é aplicada em juntas longitudinais grauteadas entre os elementos de piso e de parede.

4.3.6 Chaves de Cisalhamento
Forças de cisalhamento podem ser transmitidas através de juntas com faces dentadas. As chaves de cisalhamento trabalham como barreiras mecânicas que previnem qualquer deslizamento significante ao longo da junta. O pré-requisito para o funcionamento do sistema é que os elementos são prevenidos contra movimentação sob solicitações de cisalhamento. Isto é feito usualmente por meio de armaduras de tirantes no topo e na base da junta. Uma outra solução é colocar armadura em laços transversais ao longo do comprimento da junta.

4.3.7 Chumbadores (ou pinos)
Chumbadores (ou pinos) são empregados extensivamente para transferir forças de tração e de cisalhamento. As ancoragens como chumbadores, luvas rosqueadas, trilhos ou dispositivos fixados em chapas ancoradas nos elementos de concreto. As tolerâncias são garantidas por meio de orifícios maiores no elemento a ser conectado.

4.3.8 Ligações Soldadas
As ligações por soldas podem ser empregadas para conectar diretamente os insertos e barras metálicas que estão salientes nos elementos de concreto, como por exemplo às barras de armadura que estão traspassando. Uma alternativa é empregar uma peça metálica intermediária, a qual é utilizada como elo de ligação entre os elementos de concreto. Esta peça intermediária pode ser soldada diretamente nas barras salientes (de espera) ou em chapas ou cantoneiras de ancoragem embutidas nas extremidades dos elementos. Essas chapas e cantoneiras estão soldadas junto a outras barras no interior dos elementos de concreto as quais estão fixadas no concreto por meio de ancoragem por aderência ou por meio de ancoragem mecânica.

4.3.9 Ligações protentidas (pós-tensão)
A técnica da pós-tensão é empregada em construções segmentadas e em paredes de edifícios altos. Bainhas são instaladas dentro dos elementos pré-moldadas e, após a montagem, os cabos de protensão são colocados nas bainhas e pós-tensionados. As ligações entre os elementos são dimensionadas para resistir às forças de tração e de cisalhamento.

4.4 Tipos de Ligações Estruturais

4.4.1 Ligações para Transferência de Forças de Compressão
As forças de compressão entre elementos de concreto adjacentes podem ser transferidas por meio de contato direto, por meio de juntas com argamassas ou por meio de almofadas (aparelhos) de apoio. É importante considerar a possibilidade da ocorrência de superfícies irregulares que dificultem a eficiência do contanto entre os elementos, pois isto pode resultar em concentrações de tensões nas áreas de contato efetivo, na aplicação excêntrica de forças ou mesmo em efeitos de torção. Assim, o contato direto entre os elementos sem a utilização de nenhum material intermediário para almofadas de apoio na interface de contato pode ser realizado somente quando se consegue uma grande exatidão na fabricação dos elementos e/ou quando as tensões de contato são pequenas. Argamassa ou microconcretos podem ser empregados para nivelar (compensar) as irregularidades entre as superfícies na interface entre os elementos. Estes materiais são freqüentemente utilizados em juntas horizontais de compressão entre elementos portantes, assim como no caso de pilares e paredes, algumas vezes entre as lajes e suas vigas de apoio, mas raramente para apoiar vigas. A espessura normal para juntas é de 10 a 30 mm para juntas de argamassa e de 30 a 50 mm para juntas de concreto. Materiais deformáveis para apoios como as almofadas de apoio com neoprene também são empregadas para compensar as irregularidades e distribuir melhor as tensões sobre a área de contato. Este tipo de almofada é utilizado geralmente para apoios de vigas e lajes de pisos. A espessura das almofadas varia em torno de 2 a 20 mm. As espessuras maiores são utilizadas para liberar deslocamentos e rotações com o propósito de reduzir as forças induzidas nas ligações. Acima de certas espessuras e carregamentos, as almofadas de apoio podem ser feitas com neoprene fretado com chapas metálicas de reforço intermediário que produzem um confinamento às deformações transversais na almofada, aumentando a sua resistência e diminuindo a sua deformabilidade. As almofadas de apoio devem ser posicionadas não faceando as bordas dos elementos para evitar a transferência de forças de contato nessas bordas, o que poderia resultar em danos localizados. A almofada também deve dar liberdade para a viga fletir livremente de modo a evitar o contato entre a parte inferior da viga e a borda do elemento de apoio. Materiais duros para apoios, como as placas metálicas, são empregados nos casos quando se necessita transferir forças com alta intensidade ou pela ocorrência de ligações soldadas entre os elementos. As juntas de compressão podem levar à tensões de tração significantes nos elementos adjacentes. Quando o módulo de elasticidade do material da junta for pelo menos da ordem de 70% do módulo dos elementos de concreto, grandes forças irão ocorrer nos elementos adjacentes. Quando o módulo de elasticidade do material da junta é muito inferior ao dos elementos adjacentes, tensões de fendilhamento irão se desenvolver devido à deformação transversal no material da junta. As tensões transversais de tração nas juntas deveriam ser resistidas por uma armadura apropriada de fretagem nos elementos adjacentes. Argamassas e microconcretos em juntas de compressão entre elementos de pilar e de parede são considerados como materiais não deformáveis (materiais duros). A capacidade de apoio deveria em princípio ser governada pela resistência dos elementos adjacentes e não pela resistência da junta. De acordo com a norma alemã DIN 1045, esta condição é satisfeita quando os seguintes requerimentos são atendidos: rc ? 0.5 rth ? 0.7 onde rc = relação entre a resistência de compressão da argamassa utilizada na junta e a menor resistência de compressão entre os elementos adjacentes de concreto. rth = relação entre a espessura e a largura da junta. É geralmente aceito que aquela condição é sempre satisfeita para juntas, as quais são confinadas por concreto estrutural, como por exemplo uma capa de concreto estrutural.

4.4.2 Ligações para Transferência de Forças de Tração
As forces de tração são normalmente transferidas entre os elementos de concreto por meio de diversos tipos de conectores metálicos: esperas de armaduras salientes, ação de pino, chumbadores, conectores soldados, conectores mecânicos, etc. A resistência de tração de uma ligação pode ser determinada pela resistência e pela seção transversal (ou pela área) dos componentes metálicos tracionados e/ou pela capacidade de ancoragem dos mesmos nos elementos de concreto, a qual pode ser obtida pela aderência ao longo de barras corrugadas ou por meio de vários tipos de ganchos e outras ancoragens mecânicas. A ancoragem por traspasse (lapping » dobra ou sobreposição) é freqüentemente utilizada em elementos de concreto pré-moldado. Os elementos pré-moldados possuem barras salientes para serem embutidas (inseridas ou preenchidas) em concreto moldado no local após a montagem. As ancoragens nas extremidades podem ser em formato de laços, dobras, ganchos ou similares. A transferência de força é conseguida através da sobreposição (traspasse) das armaduras salientes dos elementos, mas algumas vezes isto também pode ser feito em combinação com uma ação de pino, ou por outros meios.
Os elementos pré-moldados para fachadas são freqüentemente fixados junto à estrutura por meio de fixadores de suspensão, através dos quais se intenciona transferir o peso dos painéis para a estrutura bem como resistir as forças positivas e negativas devidas ao vento. As vigas pré-moldadas são projetadas correntemente como sendo simplesmente apoiadas, onde as ligações viga-pilar apenas necessitam transferir as forças horizontais devido ao vento, decorrentes de movimentos térmicos, etc. As ligações por meio de chumbadores verticais são apropriadas para estes casos, e também possuem uma execução e montagem bastante simples. Neste caso, as forças horizontais são transferidas por ação de pino do chumbador inserido nos elementos de concreto, quando o nicho para o chumbador na extremidade da viga é grauteado. Quando se intenciona permitir movimentos horizontais na ligação, este nicho não é preenchido com graute mas com material betuminoso e utiliza-se um chumbador rosqueado parafusado no topo da viga para fornecer estabilidade à ligação.

4.4.3 Ligações para Transferência de Forças de Cisalhamento
As forças de cisalhamento entre elementos adjacentes de concreto podem ser transferidas por meio de aderência, por meio do atrito na interface das juntas, por meio de intertravamento das chaves de cisalhamento, por meio da ação de pino em barras ou chumbadores transversais, ou por meio de dispositivos mecânicos.

4.4.4 Ligações para Transferência de Flexão e de Torção
Os momentos fletores são geralmente transferidos entre elementos de concreto por meio do estabelecimento de um binário de tração e compressão, onde o princípio de projeto está baseado na ligação entre as armaduras por meio de sobreposição, chumbamento ou soldagem. Os momentos torsores aparecem freqüentemente nas vigas que suportam as lajes de piso, as quais são carregadas em apenas um dos lados. A torção resultante na viga deveria ser resistida pelas ligações nos apoios e transformada em momento fletor no elemento de apoio. Assim como no caso do momento fletor, a torção pode ser transferida por ação de um binário de forças.

4.5. Apoios para Elementos Pré-Moldados

4.5.1 Requisitos Gerais
A integridade dos apoios para elementos de concreto pré-moldado deverão ser garantidos por: a) presença de armadura efetiva nos elementos acima e abaixo dos apoio b) prevenção de perda de área de apoio por movimentações c) limitação das tensões na superfície de contato Onde é provável de ocorrer grandes rotações nas extremidades dos elementos fletidos, as condições nos apoios devem ser adequadas para acomodar estas rotações. Estas grandes rotações podem também ocasionar na mudança no ponto de aplicação das resultantes das forças para as extremidades das bordas nos apoios, especialmente quando se emprega almofadas de apoio rígidas. Nestes casos, devem ser previstos os possíveis aumentos de momentos fletores ou de tensões localizadas nos apoios. Os apoios deverão ser dimensionados e detalhados para assegurar um posicionamento correto, considerando as tolerâncias de produção e de montagem. O projeto e dimensionamento dos elementos junto aos apoios deveriam levar em consideração os requisitos de ancoragem e as dimensões necessárias de dobra nas armaduras dentro dos elementos.

4.5.2 Comprimento nos Apoios
O comprimento nominal para os apoios de um elemento pré-moldado simplesmente apoiado é dado pela soma do comprimento do aparelho de apoio (almofada de apoio) mais a somatória das tolerâncias aplicáveis. O comprimento do aparelho de apoio é definido pelas tensões admissíveis na zona de contato entre os elementos. As almofadas de apoio são empregadas para compensar as tensões de contato, devendo as mesmas ser posicionadas a uma certa distância das bordas do elemento suporte para evitar o fendilhamento. O mesmo cuidado deve ser tomado para evitar o fendilhamento na borda inferior no apoio das vigas. Além disso, devem ser previstas tolerâncias no comprimento do elemento de viga e para as folgas entre as duas extremidades da viga e os elementos suporte (no caso pilares). De acordo com o Eurocode 2 [2], o comprimento nominal para apoios simples, pode ser determinado pela seguinte expressão: 2322321 = aaaaa?+?+++ onde a1 é o comprimento da almofada (aparelho) de apoio em relação à tensão de contato b1 é a largura da almofada (aparelho) de apoio a2 é a distância assumida como não efetiva para apoio na borda externa do elemento suporte (pilares ou consolos no caso de apoios para vigas), onde o valor usual varia entre 10 e 15 mm para apoios em juntas longitudinais (como nos apoios para lajes) e entre 10 e 25 mm para apoios concentrados (como nos apoios para vigas). a3 é a distância assumida como não efetiva para apoio na extremidade do elemento a ser suportado (vigas ou lajes), onde o valor normal usual varia entre 5 e 15 mm. ?a2 é uma tolerância para a distância entre os elementos suporte (elementos de apoio » pilares ou vigas). ?a2 = comprimento do vão / 1200 ?a3 é uma tolerância para o comprimento do elemento de viga ou de laje (elemento a ser suportado). ?a3 = comprimento do elemento / 2500

4.6. Consolos de Concreto

4.6.1 Geral
Os consolos são geralmente empregados nas estruturas pré-moldadas para as ligações viga-pilar e ligações viga-viga, mas também são empregados para ligações piso-parede. Na Figura 4.27 são apresentados diferentes tipos de consolos. O tipo “c” é difícil de produção devido a complexidade de execução para formas e armaduras, devendo ser empregado somente quando for realmente necessário. A alternativa recomendada é empregar 4 consolos simples.

4.7. Outros Critérios para Projetos
Um dos princípios mais importantes no projeto de ligações é a busca contínua por soluções simples. A máxima economia em uma construção pré-moldada é atingida quando os detalhes das ligações são razoavelmente simples, com um desempenho adequado e com uma montagem rápida. Além disso, ligações complexas são mais difíceis de serem projetadas, para serem produzidas e geralmente resultam em montagens complicadas no canteiro. Isto pode contribuir para atrasar a montagem e também para um desempenho menos satisfatório.

4.7.1 Produção
Abaixo segue uma lista com itens para serem considerados durante o projeto de modo a melhorar a simplicidade na produção. Em muitos casos, alguns destes itens precisam ser comprometidos para fazer com que a ligação possa desempenhar uma função específica.

Evitar Congestionamento
A região no elemento onde a ligação é executada freqüentemente requer uma grande quantidade de insertos metálicos e armadura adicional. Assim, é importante projetar as ligações de tal forma que haja espaço suficiente para uma concretagem adequada entre os diferentes detalhes da ligação. No caso de suspeita de congestionamento, é útil utilizar escalas maiores para detalhar a área da ligação em questão.

Evitar Furos nas Formas
Projeções que requerem furações nas formas são trabalhosas e reduzem a vida útil das formas. Assim, onde possível, essas projeções deveriam ser limitadas para a face superior do elemento a ser concretado.

Minimizar o Número de Itens Embutidos (“Detalhes” Embutidos)
Os itens que são embutidos no elemento de concreto, assim como insertos, chapas, etc., requerem maior trabalho durante a produção para posicioná-los precisamente e para fixá-los de modo seguro. Portanto, esses itens devem ser minimizados. Isto se aplica especialmente para itens embutidos na face superior. Todavia, se a mesma chapa metálica é disposta no fundo ou sobre o lado da forma, isto pode ser posicionado com grande exatidão.

Empregar Itens Padronizados
Em todas as partes possíveis os itens metálicos, como os insertos, as formas metálicas, etc., deveriam ser itens padronizados que estão prontamente disponíveis, preferivelmente, por mais de um fornecedor. Custom fabricated ou itens patenteados muito especializados adicionam custos e podem causar atrasos. Isto também simplifica a fabricação se itens similares em um produto ou projeto são padronizados como para o tamanho e a forma. Também existe menos margens para ocorrerem erros na produção.

Utilizar Repetição de Detalhes
É bastante desejável que ocorra repetição nos detalhes o tanto quanto possível. Detalhes similares devem ser idênticos, mesmo se isto significar num pequeno excedente no projeto. Uma vez que a mão-de-obra está familiarizada com um detalhamento típico, torna-se mais fácil de repeti-lo do que para se aprender a executar um novo detalhe. Além disto, quanto maior a repetição menor será o trabalho para preparação das formas, melhorando assim o cronograma de fabricação.

Permitir Materiais ou Métodos Alternativos
Muito freqüentemente, um fabricante de estruturas pré-moldadas irá preferir certos detalhamentos em lugar de outros. O fabricante deve ser livre para empregar métodos ou materiais alternativos, desde que os requisitos de projeto sejam satisfeitos. Permitir soluções alternativas resulta geralmente em ligações mais econômicas e com melhor desempenho.

Utilizar detalhes “à prova de erros”
A regra geral é que os dispositivos e componentes nas ligações devem ser “à prova de erros” o máximo possível, desde o posicionamento na forma, corretamente orientados e dentro das tolerâncias necessárias, com esforço mínimo e sem possibilidades para enganos.

4.7.2 Estocagem e Transporte dos Elementos Pré-Moldados
Uma devida consideração deve dada para o fato de que a forma e as dimensões dos detalhes nas ligações escolhidas podem causar problemas durante o transporte e armazenamento dos elementos. As barras da armadura ou outros componentes salientes na ligação podem ser incômodos durante o manuseio e a estocagem. Eles também podem dificultar um carregamento eficiente dos caminhões. As barras salientes (barras de espera) podem algumas vezes serem substituídas por acopladores com rosca inseridos nos elementos e com emendas por barras rosqueadas ou, ainda, ou por barras que possam ser parafusadas em insertos no canteiro.

4.7.3 Levantamento e Montagem dos Elementos Pré-Moldados
Muitas das vantagens da construção em concreto pré-moldado está relacionada com a possibilidade do rápido levantamento da estrutura. Para tirar maior partido deste benefício e manter os custos dentro de limites razoáveis, as ligações executadas na obra devem ser simples. Todavia, para atender aos requisitos de projeto, algumas vezes é necessário comprometer a simplicidade de fabricação e de montagem. As ligações devem ser projetadas de modo que os elementos possam ser içados, posicionados e desenganchados dos equipamentos o mais rápido possível. Quando é necessário travar os elementos antes de desenganchar os elementos para se obter uma estabilidade temporária, esta operação deveria ser tão rápida e simples quanto possível e não ser afetada pelas condições climáticas. As ligações que demandam mover o elemento horizontalmente na posição final ou necessitam levantar os elementos em um ângulos inclinados deveriam ser evitadas. Para um rápido levantamento dos elementos é necessário que as ligações sejam ajustáveis para permitir os desvios dimensionais. Não apenas as tolerâncias dos elementos pré-moldados devem ser consideradas mas também o risco do posicionamento incorreto desses elementos. Isto pode ser decorrente de desvios na locação e/ou execução da fundação moldada no local ou da estrutura de apoio. Com este respeito, é recomendável permitir o máximo de tolerâncias quanto possível para estas partes da construção. Por exemplo, as folgas entre a estrutura moldada no local e os painéis de fechamento não são normalmente visíveis na edificação acabada, e portanto, dentro de limites razoáveis, estas folgas poderiam ser tão largas quanto as considerações práticas demandam. As ligações devem ser acessíveis durante a montagem, para posicionar e fixar parafusos e porcas, para executar serviços de soldas e para inspecionar e checar a qualidade mais tarde. O risco de empregar os detalhes das ligações incorretamente pode ser minimizado utilizando soluções simples mas apropriadas. No projeto dos elementos pré-moldados é muito importante considerar as ações e os esforços que ocorrem nas chamadas situações transientes. Durante o manuseio, estocagem, transporte e içamento, os detalhes das ligações podem ser expostos a casos especiais de carregamento. Apoios temporários, carregamentos excêntricos durante o levantamento, forças de vento antes que a estrutura esteja completa, içamento e estabilização temporária são exemplos de situações transientes.