Parafusos

Os parafusos são os pinos mais utilizados quando as ligações transferem cargas laterais de média a alta intensidade. Existem, basicamente, dois tipos de parafusos, os parafusos comuns e os parafusos auto-atarraxantes. A principal diferença entre eles é que os parafusos comuns atravessam toda a peça de madeira, recebendo uma porca na sua extremidade, enquanto que os parafusos auto-atarraxantes apresentam uma ponta na extremidade oposta à sua cabeça que não atravessa completamente as peças da ligação, por isto não são utilizados com porcas. De maneira geral, os parafusos comuns têm capacidade superior aos parafusos auto-atarraxantes de mesmo diâmetro e por isto são utilizados em ligações que transferem cargas elevadas. Entretanto, existem situações em que os parafusos auto-atarraxantes são mais indicados, conforme será visto.

3.3.1.2.1. Parafusos comuns

Os parafusos comuns são, normalmente, denominados apenas parafusos. São várias as configurações existentes para a cabeça dos parafusos, as mais comuns são: cabeça sextavada, quadrada, oval e chata (FIG. 16). Segundo Soltis (1997), os parafusos de cabeças sextavadas ou quadradas são usados quando estas estão em contato com madeira ou com aço. Os parafusos de cabeça oval e reta possuem diâmetros da cabeça maiores e são usados com a cabeça em contato com a madeira. Os parafusos de cabeça oval também podem ser encontrados com uma fenda e projeções na cabeça que facilitam a sua instalação e aperto (SOLTIS, 1997).

FIGURA 16 - Tipos de parafusos Fonte: SOLTIS, 1997, p. 128.⁸

8 http://www.fpl.fs.fed.us/documnts/PDF1997/solti97b.pdf Cabeça

sextavada quadrada ^Cabeça

Cabeça oval

Cabeça chata

à carga lateral. Os parafusos auto-atarraxantes são vantajosos nas ligações onde o comprimento necessário do parafuso é muito grande ou quando o acesso a um lado da ligação é restrito. Eles também são menos agressivos às peças de madeira pois são inseridos de apenas um lado da ligação, ficando a ponta sempre embutida na peça.

Os parafusos auto-atarraxantes são muito utilizados em vários países da Europa, nos EUA e Japão. No Brasil, a utilização de tal parafuso é praticamente nula e a ligação com estes pinos não é abordada pela norma brasileira de projeto de estruturas de madeiras.

Ramskill (2002), analisando a situação americana, apresenta algumas vantagens dos parafusos auto-atarraxantes se comparados aos parafusos comuns, que justificam sua extensa utilização:

• normalmente são mais baratos que os parafusos comuns;

• apresentam menores efeitos prejudiciais que os parafusos comuns, quando as peças ligadas estão sujeitas à variação de umidade;

• as peças de madeira apresentam áreas efetivas maiores, quando parafusos auto-atarraxantes são utilizados, uma vez que os diâmetros de pré-furação são sempre menores que os utilizados para os parafusos comuns.

Segundo Ramskill (2002), os primeiros pesquisadores a ensaiarem ligações com parafusos auto-atarraxantes foram Newlin e Gahagan (1938) e muitas das conclusões desses autores ainda são válidas. Newlin e Gahagan (1938) apud Ramskill (2002) citam duas diferenças básicas entre os parafusos auto-atarraxantes e os parafusos comuns:

• nos parafusos auto-atarraxantes as roscas fornecem a resistência à carga axial e nos parafusos comuns, esta função é transferida para as porcas;

• os parafusos auto-atarraxantes não possuem diâmetro constante ao longo da sua haste como os parafusos.

Ainda segundo Ramskill (2002), em ligações solicitadas a esforços axiais, quando são utilizados parafusos comuns, o comprimento dos pinos não é importante, pois é a porca que resiste à carga axial. Entretanto, quando são utilizados parafusos auto-atarraxantes, um comprimento mínimo dentro da peça é necessário para que a resistência à carga axial seja superior ao esforço aplicado.

Os parafusos atarraxantes podem ser divididos em três grupos: parafusos auto-atarraxantes para madeira (wood screw); parafusos auto-auto-atarraxantes de cabeça sextavada e rosca soberba (lag screw); parafusos “tapping screws” chamados por Correia (2002) de parafusos auto-atarraxantes tipo torx.

a) Os parafusos auto-atarraxantes para madeira (wood screw) são fabricados com diâmetros pequenos, segundo o Wood Handbook (1999), variando de 2,84 mm a 9,45 mm. No Brasil estes parafusos são encontrados com diâmetros variando de 2,2 mm a 6,1 mm. Eles podem ser encontrados com variadas formas da cabeça, sendo as mais comuns, cabeça chata, oval e redonda (FIG. 17). Eles devem ser inseridos na madeira somente por movimentos de torção e com pré-furação de diâmetro adequado. Podem ser fabricados de aço, bronze, outros metais ou ligas e ter acabamentos específicos de níquel, cromo ou cádmio (WOOD HANDBOOK, 1999).

FIGURA 17 – Tipos de parafusos auto-atarraxantes para madeira (a) Cabeça chata (b) Cabeça redonda (c) Cabeça oval.

Fonte: WOOD HANDBOOK, 1999, p. 7-9. Diâmetro da rosca

do diâmetro da haste e, segundo AF&PA (1996), o comprimento da parte rosqueada deve ser no mínimo de 2/3 do comprimento do parafuso.

A escolha do tipo de cabeça mais adequada nos parafusos auto-atarraxantes de madeira é função do acabamento desejado para a superfície. Por exemplo, quando uma superfície lisa é desejada, os parafusos usados devem ter a cabeça chata.

b) O parafuso auto-atarraxante de cabeça sextavada e rosca soberba (lag screw), possui uma cabeça hexagonal e é inserido na madeira com chave inglesa (FIG. 18). Segundo o Wood Handbook (1999), esses parafusos são encontrados, nos EUA, com diâmetros variando de 4,8 mm a 25,4 mm. No Brasil, estes parafusos auto-atarraxantes são encontrados com diâmetro da haste variando de 4,8 mm a 12,7 mm e são fabricados com aço SAE 1010 ou 1020 (com fy ≈ 240 MPa e fu ≈ 480 MPa) ou aço inox (com fy ≈ 450 MPa e fu ≈ 700 MPa).

FIGURA 18 – Parafuso auto-atarraxante de cabeça sextavada Fonte: Site da Ciser⁹

c) Os parafusos atarraxantes do tipo torx (tapping screws) são parafusos auto-atarraxantes fabricados com hastes esbeltas, de pequenos diâmetros, grandes e variados comprimentos para cada diâmetro. Segundo Blass e Bejtka (2001), as dimensões máximas encontradas para estes parafusos são diâmetro de 12 mm e comprimento de 600 mm. O aço utilizado na fabricação desses pinos é de elevada resistência ao escoamento e à ruptura. Eles podem ser encontrados parcialmente ou totalmente rosqueados, ver FIG. 19.

9 http://www.ciser.com.br

FIGURA 19 – Parafuso auto-atarraxante tipo torx (tapping screws) Fonte: Elaboração própria a partir do site da SFS-Stadler AG¹⁰

Os parafusos auto-atarraxantes tipo torx não são fabricados ou encontrados no Brasil. Correia (2002) realizou ensaios de arrancamento de ligações com esses parafusos inseridos em madeira brasileira, mas os parafusos utilizados foram importados.

Esses parafusos são, normalmente, inseridos na madeira sem pré-furação e são utilizados resistindo a esforços axiais. Eles são muito utilizados e estudos em vários países e os estudos têm demonstrado a elevada eficiência das ligações que o utilizam. Novos arranjos da ligação estão em desenvolvimento e estudo, visando aproveitar a elevada resistência ao arrancamento desses pinos, (ver item 3.4.).