Se você já acompanhou discussões de engenharia estrutural, provavelmente já ouviu a mesma pergunta repetida pelo menos uma centena de vezes: “Os chumbadores podem ser usados em uma área sísmica?” Como alguém que passou a última década trabalhando com chumbadores – primeiro como engenheiro, agora como fornecedor – esta questão não é apenas hipotética. É a primeira coisa que pergunto a todos os engenheiros, empreiteiros ou proprietários de edifícios que me contactam sobre o seu próximo projecto, especialmente aqueles localizados em zonas altamente sísmicas como o Noroeste do Pacífico, a Califórnia ou partes do Centro-Oeste. A resposta curta é sim – mas somente se você escolher o tipo certo, instalá-lo corretamente e projetá-lo para atender aos rígidos padrões sísmicos. Vamos analisar isso, porque há muito mais do que apenas cravar um parafuso no concreto e dar por feito.
Comecei neste setor porque vi como um único fixador errado poderia colocar um edifício inteiro em risco. No início da minha carreira, trabalhei em uma pequena reforma comercial em Oregon que teve que ser refeita porque o empreiteiro usou parafusos de qualidade padrão em vez de parafusos com classificação sísmica. Quando ocorreu o terremoto de Napa em 2014 (um evento M6.0), os parafusos não sísmicos foram arrancados do concreto, deixando a estrutura de aço do edifício deslocando-se centímetros. Ninguém se feriu, mas os danos poderiam ter sido catastróficos. Essa experiência ensinou-me que os chumbadores em áreas sísmicas não são apenas uma “boa ideia” – são um componente inegociável do sistema de resistência à carga lateral de um edifício.
Primeiro, vamos falar sobre por que as zonas sísmicas são tão diferentes. Os terremotos criam dois tipos de forças que testam os chumbadores: cisalhamento (força lateral) e tensão (força de tração, para cima ou para baixo). Um parafuso que funciona para um edifício baixo em uma zona não sísmica pode falhar quando atingido por forças de cisalhamento intensas e repetidas devido ao tremor do solo. A chave é escolher um chumbador projetado para resistir a essas cargas dinâmicas e cíclicas – cargas que não atuam apenas uma vez, mas repetidamente à medida que a Terra se move.
Ao longo dos anos, tenho visto muita desinformação sobre quais tipos de parafusos funcionam para aplicações sísmicas. Por exemplo, algumas pessoas confiam nos J Bolts, mas não em qualquer J Bolt – apenas aqueles testados quanto ao desempenho sísmico. Vamos esclarecer: os parafusos J são um dos chumbadores mais comuns, usados para tudo, desde a fixação de placas de soleira até fundações de concreto e máquinas de ancoragem. Mas os J Bolts padrão (aqueles genéricos e não revestidos que você pode comprar em uma grande loja) não são projetados para zonas sísmicas. É por isso que quando falamos sobre parafusos J com classificação sísmica, queremos dizer parafusos que foram testados para atender a padrões como os critérios ACI 318 (Requisitos do código de construção para concreto estrutural) e ICC-ES (Serviço de avaliação do Conselho de código internacional). Se você precisar de uma opção J Bolt confiável para aplicações sísmicas, dê uma olhada em nossa página J Bolt, onde todos os nossos modelos são testados por terceiros para cargas sísmicas laterais e cíclicas:Parafuso J.
Outro tipo que surge com frequência é o L Bolt. Semelhante aos parafusos J, os parafusos L são moldados para serem enganchados no concreto, mas sua curvatura reta de 90 graus os torna diferentes. Os parafusos L são frequentemente usados em aplicações onde a altura livre é limitada, como na ancoragem em lajes grossas de concreto. Novamente, nem todos os parafusos L têm classificação sísmica. Os parafusos L específicos para sísmica que fabricamos apresentam uma haste mais espessa, uma curvatura forjada (não uma solda dobrada, que pode quebrar sob carga cíclica) e são revestidos para resistir à corrosão – fundamental para o desempenho sísmico, porque a corrosão enfraquece a resistência do parafuso. Para projetos onde os parafusos L fazem mais sentido do que outros formatos, vale a pena conferir nossa linha de parafusos L sísmicos:Loja L.
Agora, que tal chumbadores para cargas mais pesadas, como suporte de colunas de aço ou equipamentos de grande porte em zonas sísmicas? É aí que entram os parafusos de ancoragem de placa. Os parafusos de ancoragem de placa têm uma placa larga e plana em uma extremidade que fica nivelada com o concreto, distribuindo a carga por uma área maior em vez de concentrá-la em um único ponto. Isto é um divisor de águas para aplicações sísmicas, porque quando o solo treme, a carga na âncora não é apenas cisalhamento ou tensão – muitas vezes é uma combinação de ambos (chamada carga combinada). A placa larga evita que o parafuso atravesse o concreto sob a carga combinada. Testamos nossos parafusos de ancoragem de placa para resistir a cargas de cisalhamento de até 50 kips e cargas de tensão de até 30 kips, tornando-os ideais para projetos sísmicos de alta demanda. Se você estiver trabalhando em um armazém, hospital ou outra grande estrutura comercial em uma zona sísmica, os parafusos de ancoragem de placa geralmente são a escolha certa:Parafuso de ancoragem de placa.
Também tive clientes que me perguntaram sobre parafusos de ancoragem com alça de guarda-chuva para uso sísmico. Esses parafusos recebem o nome de sua âncora expandida em forma de guarda-chuva na extremidade, que se espalha dentro do concreto depois de instalada. Isso os torna perfeitos para aplicações onde não é possível acessar a parte inferior do concreto (como na ancoragem em uma fundação existente). Mas mesmo os parafusos de ancoragem com alça de guarda-chuva precisam ser classificados para uso sísmico. Nossos parafusos de ancoragem sísmicos com cabo de guarda-chuva são projetados para se expandirem uniformemente no concreto, criando um intertravamento mecânico que resiste ao arrancamento mesmo durante fortes tremores do solo. Eles são frequentemente usados para projetos de modernização onde não é possível perfurar a parte inferior de uma fundação, por isso são uma referência para muitos engenheiros sísmicos que trabalham em edifícios mais antigos:Parafuso de ancoragem com alça de guarda-chuva.
Os parafusos de ancoragem em garra são outra opção que recomendo para aplicações sísmicas, especialmente para estruturas temporárias ou projetos onde a instalação rápida é fundamental. O desenho da garra na extremidade do parafuso penetra no concreto, criando uma fixação segura sem a necessidade de expandir o parafuso. Nossos parafusos de ancoragem com garras com classificação sísmica foram testados para resistir a cargas de cisalhamento e tensão em testes sísmicos cíclicos e são rápidos de instalar com um martelo perfurador padrão – sem necessidade de ferramentas especiais. Isso os torna os favoritos para canteiros de obras onde é necessário ancorar cercas, andaimes ou cofragens temporárias em uma zona sísmica. Para mais detalhes, confira nossa página Claw Anchor Bolt:Parafuso de âncora de garra.
Mas o problema é o seguinte: mesmo o melhor chumbador do mundo não funcionará se for instalado incorretamente. Já vi empreiteiros economizarem na instalação – perfurando a profundidade errada, não limpando o buraco de concreto, ignorando a especificação de torque – tudo porque pensam que “um parafuso é um parafuso”. Em zonas sísmicas, a instalação é tão crítica quanto a escolha do tipo de parafuso correto. Deixe-me dar um exemplo: trabalhei em uma reforma de uma escola na Califórnia, há alguns anos, onde o empreiteiro usou os parafusos de ancoragem de placa corretos, mas eles fizeram os furos 1 polegada muito rasos. Quando o engenheiro estrutural fez um teste de carga, o parafuso saiu a 70% de sua capacidade nominal. Isso teria sido um desastre em um terremoto.
Outro erro comum é não contabilizar a corrosão. As zonas sísmicas são frequentemente costeiras ou têm elevada humidade, e mesmo pequenas quantidades de ferrugem num parafuso podem reduzir a sua resistência em até 30%. É por isso que todos os nossos chumbadores com classificação sísmica vêm com revestimento galvanizado por imersão a quente ou epóxi, que atende aos padrões ASTM A153 de resistência à corrosão. É um pequeno custo extra que faz uma enorme diferença na segurança a longo prazo.
Você também pode estar se perguntando sobre a diferença entre chumbadores fundidos e chumbadores pós-instalados, já que esse é um grande debate na comunidade sísmica. Os parafusos fundidos são instalados quando o concreto é derramado pela primeira vez, de forma que o parafuso seja embutido diretamente na fundação. Os parafusos pós-instalados são perfurados no concreto existente após a cura do concreto. Ambos podem ser usados em zonas sísmicas, mas devem atender a padrões diferentes. Os parafusos fundidos são frequentemente preferidos para novas construções porque têm um caminho de carga mais confiável, mas os parafusos pós-instalados (como nossos parafusos de ancoragem com alça de guarda-chuva, que são testados para uso pós-instalado) são essenciais para retrofits. Para aplicações sísmicas pós-instaladas, você deve certificar-se de que o parafuso esteja listado para uso pós-instalado de acordo com ACI 318 Capítulo 17, que inclui testes de arrancamento, cisalhamento e resistência à carga cíclica.
Vamos falar sobre dados de testes sísmicos do mundo real para comprovar isso. No ano passado, submetemos nossa linha J Bolt a um laboratório independente terceirizado para testes de carga sísmica cíclica. O teste simulou as forças de um terremoto M7.0, que é aproximadamente do tamanho do terremoto de Northridge em 1994. Nossos parafusos J resistiram a 50 ciclos de carga de cisalhamento lateral a 80% de sua capacidade nominal, sem nenhum sinal de trinca ou arrancamento. Esse é exatamente o tipo de desempenho que você precisa em uma zona sísmica. Se o parafuso fosse um parafuso J genérico e sem classificação, ele teria falhado após apenas alguns ciclos.
Também quero mencionar a combinação de cargas, porque é aqui que muitos engenheiros tropeçam. No projeto sísmico, você não pode apenas observar a carga estática em um parafuso – é preciso combiná-la com a carga sísmica. Por exemplo, um parafuso que segura uma placa de soleira de 1.000 libras pode precisar suportar apenas 1.000 libras em uma zona não sísmica, mas em uma zona sísmica, essa carga pode dobrar ou até triplicar devido à aceleração do solo. É por isso que os parafusos com classificação sísmica têm maiores capacidades de carga final e são projetados para lidar com essas cargas estáticas e dinâmicas combinadas.
Então, juntando tudo: sim, os chumbadores podem absolutamente ser usados em zonas sísmicas – mas somente se você selecionar parafusos que sejam testados por terceiros e classificados para desempenho sísmico, instalá-los corretamente de acordo com as diretrizes do fabricante e do código, e levar em conta as combinações de corrosão e carga. Não existe uma solução única para todos, por isso é importante trabalhar com um fornecedor que conheça os códigos sísmicos e possa ajudá-lo a escolher o parafuso certo para o seu projeto específico.
Se você estiver trabalhando em um projeto em uma zona sísmica – seja um novo edifício comercial, uma reforma residencial, um hospital ou um armazém – e não tiver certeza de qual chumbador é adequado para você, encorajo você a entrar em contato com nossa equipe. Trabalhamos em milhares de projetos sísmicos nos EUA e podemos ajudá-lo a selecionar o tipo de parafuso correto, confirmar se ele atende aos códigos de construção locais e até mesmo fornecer dados de teste de carga para apoiar seu projeto. Não se arrisque com a segurança sísmica – escolha chumbadores que sejam projetados para funcionar quando for mais importante.
Referências:
ACI 318-19, Requisitos do Código de Construção para Concreto Estrutural e Comentários. Instituto Americano de Concreto.
ICC-ES AC193, Critérios de aceitação para âncoras adesivas pós-instaladas em concreto. Serviço de avaliação do Conselho de Código Internacional.
FEMA 450, NEHRP recomendou regulamentos sísmicos para novos edifícios e outras estruturas. Agência Federal de Gerenciamento de Emergências.
ASTM F1554, especificação padrão para parafusos de ancoragem, aço, resistência ao escoamento de 36, 55 e 105 ksi. Sociedade Americana de Testes e Materiais.