Tipos de Conectores existentes

As características do aço, do betão, e o tipo de conector a utilizar, definem a resistência e a rigidez da ligação, bem como o grau de conexão existente (Cruz, et al., 2006). Existem diversos tipos de conectores, com as mais variadas formas. Entre eles destacam-se, devido aos seus desempenhos, o conector do tipo perno, o conector T, o conector Perfobond e o conector

Crestbond, sendo os dois últimos conectores de chapa contínua; Na Figura 2.15 é possível

observar os distintos conectores mencionados.

a) Perno b) T c) Perfobond d) Crestbond

Figura 2.15-Tipos de conectores (Cruz, et al., 2006)

Os conectores de chapa contínua apresentam vantagens, quando comparados com os pernos, concretamente: a facilidade de produção em grande escala, podendo assumir formas e tamanhos diferentes; facilidade de soldadura, sem necessidade de equipamentos especiais, quer em fabrica, quer em obra. Em termos de capacidade de carga, os conectores de chapa contínua apresentam resistências similares às obtidas por grupos de pernos. Globalmente os conectores Perfobond e Crestbond apresentam maior rigidez para cargas de serviço do que os pernos ou os T.

Sendo assim, na escolha de um conector deve-se ter em consideração aspetos como as diferenças de comportamento estrutural, tipo de carregamento, vantagens e desvantagens da sua utilização em determinada estrutura, uma vez que estes têm uma implicação directa na resposta do elemento estrutural durante a sua vida útil (Cruz, et al., 2006).

2.4.1. Conector do tipo perno

Desenvolvido na década de 40 pela Nelson Stud Welding, o conector do tipo perno é o mais difundido na atualidade, Figura 2.15.a). Consiste num pino de aço, com uma cabeça com dimensões padronizadas para proporcionar resistência ao uplift, que é soldado ao perfil metálico por um processo sofisticado de eletrofusão.

A utilização de pernos apresenta vantagens como a velocidade de aplicação, a boa ancoragem no betão e a facilidade de colocação de armadura entre os pernos. Possibilita também, que as lajes sejam feitas com forma de aço incorporada (steel-deck), proporcionando uma excelente produtividade. Contudo, tem como principal desvantagem a necessidade de um equipamento de solda especial, que inclui um gerador 225 KVA na obra. Em estruturas onde a sobrecarga

de utilização representa uma parcela muito grande do carregamento total, o comportamento típico dos pernos é desfavorável, podendo conduzir à deterioração prematura do sistema misto por efeito de fadiga. A sua capacidade de carga resulta de quatro parcelas: compressão do betão junto ao colar de solda na base do conector, corte e flexão do conector na zona inferior do fuste, tracção no fuste, e atrito na interface da conexão (Cruz, et al., 2006). Para que o perno mobilize a sua resistência desenvolvendo uma acção mista, é necessário que ocorra um escorregamento relativo inicial que pode originar fissuração para cargas de serviço, o que origina problemas de fadiga resultantes do atrito entre o aço e o betão (Zellner, 1987). Em estruturas sujeitas a cargas móveis, esse problema agrava-se.

Dependo da resistência do betão utilizado, e das características dos pernos, a rotura da ligação pode ser por corte do conector, ou por fendilhação e esmagamento do betão. Em determinadas ocasiões, devido as elevadas forças de alavanca resultante do movimento para o exterior sofrido pelo betão, pode também ocorrer rotura por tração do perno. (Cruz, et al., 2006)

2.4.2. Conector T

O conector T é constituído por um pequeno pedaço de perfil T que é soldado ao banzo do perfil metálico, Figura 2.15.b), podendo ser produzido com diferentes tamanhos, a partir do corte de perfis laminados comercias.

Tem como vantagens o facto de não ser necessário produzir novos elementos de conexão específicos e a sua solda não necessitar de equipamentos especiais. Além disso, a espessura da alma e o comprimento do T, geram uma área de corte superior aos pernos, o que origina uma distribuição de esforços mais eficaz, permitindo deste modo maiores forças entre cada conector T e o betão. Consequentemente, o betão apresenta uma fissuração mais distribuída, sendo por isso, essencial uma armadura que resista aos esforços de tração, impedindo a rotura prematura da laje. Tem como desvantagens: a utilização de uma maior quantidade de material para a sua produção, uma maior dificuldade na disposição da armadura ao longo da laje, quando a distribuição de conectores é muito densa. É ainda importante referir que o comportamento à fadiga assemelha-se aos pernos. (Cruz, et al., 2006)

A sua capacidade resistente depende da resistência ao corte e tracção da alma do T, e da resistência à compressão do betão posicionado em frente ao conector.

Dependo da resistência do betão, a sua rotura pode ocorrer pelo corte do T, ou pelo esmagamento e fendilhação do betão. (Cruz, et al., 2006)

2.4.3. Conector Perfobond

O seu desenvolvimento deu-se pela empresa alemã Leonhardt, Andrå, and Partners, de Stuttgart, para o projecto da 3ª Ponte sobre o rio Caroni, na Venezuela (Zellner, 1987). A geometria do elemento consiste numa chapa metálica plana com aberturas circulares, que fica inserida na laje de betão armado, Figura 2.15.c). O objetivo inicial era criar um conector que não necessitasse do escorregamento das interfaces aço-betão para mobilizar a sua capacidade resistente, evitando assim forças de atrito que poderiam causar problemas de fadiga. Pretendia-se também que só envolvesse deformações elásticas para cargas de serviço. (Cruz, et al., 2006)

A sua principal desvantagem é a dificuldade para a disposição da armadura no interior da laje, quando as barras têm de passar por dentro dos furos do conector.

De acordo com alguns ensaios do tipo push-out realizados, o mecanismo de colapso característico do Perfobond está relacionado com a rotura do betão. Os conectores e respectivas soldas permanecem intactos ou quase intactos. A rotura dos provetes inicia-se com a abertura de uma fissura vertical localizada na zona abaixo do conector e que, gradualmente se propaga pela laje, finalizando com o esmagamento do betão na vizinhança do conector. (Oguejiofor, et al., 1994)

2.4.4. Conector Crestbond

O conector Crestbond, Figura 2.15.d), é em vários aspetos muito semelhante ao Perfobond, contudo as suas aberturas permitem uma maior facilidade na colocação das armaduras. Têm sido propostas várias formas e geometrias para o formato dos seus dentes, uma vez que são eles que proporcionam a aderência ao betão, e a resistência ao uplift.

Relativamente a padrões de rotura, o conector Crestbond apresenta um comportamento intermédio já que provoca fissuração nas lajes de betão, e alguma deformação nos dentes do conector. (Cruz, et al., 2006)