Fixação em madeira

Aug 04, 2023

Por Robert Leichti, PhD Pregos e parafusos de pequeno diâmetro (ou seja, menos de 6 mm [0,23 pol.]) são vitais para o desempenho da construção com estrutura de madeira. Esses fixadores (Figura 1) desempenham um papel crucial em:

O Código Nacional de Construção do Canadá (NBC) fornece orientações prescritivas para a fixação de estruturas típicas de madeira. Ao mesmo tempo, a Canadian Standards Association (CSA) O86-09, Projeto de Engenharia em Madeira, fornece métodos de análise baseados em mecânica racional para projeto de engenharia. Ambos os recursos contam com CSA B111, pregos de arame, pontas e grampos, como a especificação de referência para fixadores de pequeno diâmetro. Esse padrão foi aprovado pela primeira vez em 1974 e, embora tenha sido reafirmado em 2003, não foi atualizado. Como resultado, o CSA B111 foi um guia útil para fixadores acionados, mas não refletiu as muitas mudanças ocorridas desde o início dos anos 1970. Isso inclui o uso geral de pregos elétricos e fixadores projetados para serem instalados com eles, modificações nos tratamentos químicos da madeira, condições corrosivas associadas a esses produtos químicos e revestimentos resistentes à corrosão. Agora, a CSA B111 foi retirada, deixando a NBC e a CSA O86-09 sem um padrão de referência para pregos.

Na CSA O86-09, os parafusos para construção em madeira são especificados de acordo com a American Society of Mechanical Engineers (ASME) B18.6.1, Wood Screws (Inch Series) e ASME B18.2.1, Square, Hex, Heavy Hex, and Askew Head Bolts e Hex, Heavy Hex, Hex Flange, Lobed Head e Lag Screws (Série em Polegadas). Estas normas são atuais, tendo sido periodicamente reafirmadas. Muitos parafusos de madeira proprietários estão agora disponíveis e são mais eficientes do que os parafusos padrão de madeira e lag. No entanto, os parafusos proprietários não estão necessariamente em conformidade com os padrões ASME.

Os padrões de fixação e os próprios produtos têm mudado, assim como o ambiente de corrosão e os materiais de madeira. Produtos de madeira projetados (EWP), como madeira composta estrutural (SCL), painéis estruturais de madeira (WSP) e vigas de madeira são típicos da construção de estrutura leve contemporânea. A fixação desses materiais requer atenção aos fundamentos para garantir que as conexões funcionem conforme projetado. Uma questão vital é o uso da gravidade específica correta (ou seja, densidade relativa) no projeto de conexão com EWP.

Finalmente, as formulações de produtos químicos para tratamento de madeira para prevenir a deterioração sofreram grandes mudanças na última década. As mudanças foram motivadas pela toxicidade humana reconhecida de certas formulações e ameaças regulatórias. Produtos químicos de tratamento de madeira novos e comuns resultam em um ambiente mais corrosivo para fixadores de metal do que produtos químicos de tratamento anteriores. Galvanização pesada, galvanização em combinação com revestimentos de barreira e aço inoxidável são soluções para resistência à corrosão, mas a especificação correta do fixador é importante para atender aos requisitos de desempenho.

Este artigo visa fornecer uma recomendação para o CSA B111 retirado, reconhecer parafusos de madeira proprietários e elevar a importância da densidade relativa e resistência à corrosão durante o projeto e a especificação do fixador.

Projeto de conexão de pequeno diâmetroUma visão geral dos códigos e padrões de referência, NBC e CSA O86-09, para fixação de diâmetro pequeno é mostrada na Figura 2. As tabelas NBC fornecem orientação para requisitos de fixação prescritivos, enquanto as seções CSA O86-09 descrevem as análises para projeto de madeira engenheirada.

O projeto de conexão típico para fixadores de diâmetro pequeno inclui análise de resistência à retirada, resistência lateral (cisalhamento) e resistência de alguns pregos e parafusos (Figura 3). Os cronogramas de fixação prescritivos da NBC são baseados em requisitos não declarados encontrados em detalhes das seções CSA O86-09 aplicáveis ​​(Figura 4). Por exemplo, as propriedades calculadas e os cronogramas de fixação prescritivos assumem:

Outros requisitos podem ser encontrados nas seções aplicáveis ​​da NBC e CSA O86-09.

A análise de engenharia de conexões carregadas lateralmente requer que o profissional de projeto resolva um conjunto de equações geralmente conhecidas como 'equações de limite de escoamento', relacionadas a diferentes mecanismos de escoamento. O mecanismo de controle pode ser o escoamento da madeira ou a rotação rígida do fixador, ou a dobra do fixador com algum esmagamento da madeira. As equações são baseadas em mecânica de engenharia e as variáveis ​​incluem: