O fenômeno da adesão

Introdução

Define a NBR 6118/03 (item 9.4) que, todas as barras da armadura devem ser ancoradas de modo que os esforços a que estejam submetidas sejam integralmente transmitidos ao concreto, o que pode ser obtido simplesmente pela aderência entre o concreto e a barra de aço, por meio de dispositivos mecânicos, ou pela combinação de ambos.

A ancoragem por aderência do esforço na barra pode ser por meio de um comprimento reto ou com grande raio de curvatura, seguido ou não de gancho (item 9.4.1.1). A ancoragem com dispositivos mecânicos acoplados à barra (detalhado no item 9.4.7 da NBR 6118/03) é utilizada principalmente nas peças de concreto protendido, como por exemplo com a utilização de uma placa de aço acoplada à extremidade da barra de aço.

Uma ótima aderência entre a armadura e o concreto é de fundamental importância para a existência do concreto armado (trabalho conjunto entre os dois materiais), o que significa que não deve ocorrer escorregamento relativo entre o concreto e as barras de aço da armadura.

O fenômeno da aderência envolve dois aspectos: o mecanismo de transferência de força da barra de aço para o concreto adjacente e a capacidade do concreto resistir às tensões oriundas dessa força. A transferência de força é possibilitada por ações químicas (adesão), pelo atrito e por ações mecânicas, e ocorre em diferentes estágios do carregamento e em função da textura da superfície da barra de aço e da qualidade do concreto.

A aderência é dividida em três diferentes parcelas: por adesão, por atrito e mecânica. A classificação da aderência segundo as três parcelas é meramente esquemática, não sendo possível determinar cada uma delas isoladamente.

Comprimento de Ancoragem Básico

O comprimento de ancoragem de uma barra de aço depende da qualidade e da resistência do concreto, da posição e inclinação da barra na peça, da força de tração na barra e da conformação superficial da barra (saliências, entalhes, etc.). A ancoragem reta da barra, como mostrada na Figura 16, é econômica e simples de projetar e executar. O comprimento de ancoragem (comprimento da barra necessário para a transferência da força na barra para o concreto) é calculado admitindo-se que a tensão de aderência seja constante, o que não corresponde à realidade, como mostram os diagramas constantes da Figura 16, obtidos em ensaios experimentais de arrancamento. O comprimento de ancoragem básico de uma barra reta (bl - item 9.4.2.4 da NBR 6118/03) é definido como o “comprimento reto de uma barra de armadura passiva necessário para ancorar a força limite As fyd nessa barra, admitindo, ao longo desse comprimento, resistência de aderência uniforme e igual a fbd”.

A força na barra (Rst = As fyd) é equilibrada pela tensão de aderência aplicada ao concreto:

A Eq. 3 é definida pela NBR 6118/03 como “comprimento de ancoragem básico”, isto é, o comprimento reto necessário para uma barra de armadura passiva ancorar a força limite As fydnessa barra, admitindo, ao longo desse comprimento, resistência de aderência uniforme e igual a fbd . As Tabelas anexas A-1 e A-2 fornecem o comprimento de ancoragem lb para armadura efetiva igual à armadura calculada (As,ef = As,calc), para os aços do tipo CA-50 nervurado e CA-60 entalhado. Para determinação do comprimento de ancoragem deve-se considerar a situação de aderência e a existência ou não do gancho. A norma define o “comprimento de ancoragem necessário” (lb,nec - item 9.4.2.5), que leva em consideração a existência ou não de gancho e a relação entre a armadura calculada (As,calc) e a armadura efetivamente colocada (As,ef) . O seu valor é:

Eq. 4

onde:

α1 = 1,0 - para barras sem gancho;

α1 = 0,7 - para barras tracionadas com gancho, com cobrimento no plano normal ao do gancho ≥ 3 φ ;

lb = comprimento de ancoragem básico;

As,calc = área da armadura calculada;

As,ef = área da armadura efetiva.

O comprimento de ancoragem deve atender ao comprimento de ancoragem mínimo, dado por:

Eq. 5

A norma permite, em casos especiais, considerar outros fatores redutores do comprimento de ancoragem necessário.

Prolongamento Retilíneo da Barra ou Grande Raio de Curvatura

As barras de aço tracionadas podem ser ancoradas ao longo de um comprimento retilíneo ou com grande raio de curvatura em sua extremidade, de acordo com as condições a seguir:

a) obrigatoriamente com gancho para barras lisas;

b) sem gancho nas que tenham alternância de solicitação, de tração e compressão;

c) com ou sem gancho nos demais casos, não sendo recomendado o gancho para barras de

φ > 32 mm ou para feixes de barras.

As barras comprimidas devem ser ancoradas sem ganchos,