Superfície de atrito de um parafuso de alta resistência é a interface entre duas chapas de aço comprimidas uma contra a outra, através da qual o cortante é transmitido por atrito; chama-se superfície de atrito revestida àquela que, após o granalhamento, recebeu um tratamento anticorrosivo indicado em projeto (em geral um silicato de zinco inorgânico ou uma tinta antiderrapante de silicato de zinco). O parâmetro de cálculo é o coeficiente de deslizamento μ, relação entre a força que provoca o deslizamento da interface e a soma das forças de protensão dos parafusos normais a essa superfície.
Em resumo: três conclusões
- Por norma, não se pinta. O item 6.3.7 da GB 50205-2020 proíbe pintar as superfícies de atrito salvo exigência de cálculo e não admite óleo, ferrugem solta, rebarbas nem respingos de solda.
- Revestir só é aceitável quando o projeto o prescreve e o valor de μ vem de uma tabela normativa ou de ensaio. Os únicos com valores tabelados são os primários inorgânicos ricos em zinco (JGJ 82-2011: após granalhar e aplicar silicato de zinco inorgânico, μ = 0,35 para Q235 e 0,40 para Q355 e superior); para uma primação poliuretânica rica em zinco ou zarcão alquídico, o comentário da GB 50205-2020 aponta médias experimentais próximas de 0,2 e valor de cálculo de 0,15.
- Com revestimento o ensaio repete-se. Os corpos de prova devem compartilhar com as peças representadas o aço, o lote de fabricação, o procedimento de tratamento, o estado da superfície (inclusive o filme), a série de parafusos e as condições de armazenagem; revestem-se antes de ensaiar, três séries por procedimento em cada lote de 50.000 ligações, e o valor medido não pode ficar abaixo do valor de cálculo.
1. Dados essenciais
- Coefficiente μ (tabela 3.2.4 da JGJ 82-2011): granalhamento ou jateamento 0,45 (Q235) / 0,50 (Q345, Q390, Q420); granalhar e deixar oxidar uniformemente 0,45/0,50; granalhar mais silicato de zinco inorgânico 0,35/0,40; remoção de ferrugem solta com escova metálica ou laminado limpo sem tratamento 0,30/0,35.
- Comportamento medido das superfícies revestidas (comentário ao item 6.3.2 da GB 50205-2020): poliuretânico rico em zinco e zarcão alquídico apresentam médias em torno de 0,2, adotando-se 0,15 com confiabilidade; sistemas de zinco tipo ZINGA podem ser assumidos em 0,45; as tintas antiderrapantes de silicato de zinco têm longo histórico em pontes ferroviárias.
- Resistência ao cortante de um parafuso em ligação por atrito: Nvb = 0,9 · nf · μ · P, com nf número de planos de atrito (1 em cisalhamento simples, 2 em cisalhamento duplo) e P a força de protensão de cálculo.
- Forças de protensão P, classe 10.9S: M16 = 100 kN, M20 = 155 kN, M22 = 190 kN, M24 = 225 kN.
- Preparo: o grau de limpeza da superfície revestida é fixado pelo projeto; na prática especifica-se Sa 2½ pela ISO 8501-1, com perfil de ancoragem Rz tipicamente entre 40 e 75 µm.
- Espessura: a espessura mínima do revestimento numa superfície de atrito é dado de projeto. Para a estrutura envolvente, na ausência de prescrição, o item 7.3.1 da GB 55006-2021 exige espessura seca total de 150 µm em ambiente externo e 125 µm em interno, com tolerância de −25 µm.
- Lotes de inspeção: um lote corresponde a 50.000 conjuntos de parafusos (quantidade menor também constitui lote); havendo dois ou mais tratamentos, incluídas superfícies revestidas, cada um é ensaiado separadamente com três séries de corpos de prova por lote (anexo B.0.7 da GB 50205-2020).
- Carregamento e precisão: aplicar primeiro 10% da carga de deslizamento de cálculo e mantê-la por 1 min; carregar então a 3–5 kN/s até o deslizamento; erro da máquina de ensaio dentro de 1% e dos parafusos instrumentados, células de carga e extensômetros dentro de 2%.
- Clima de aplicação: umidade relativa não superior a 85% durante granalhamento e pintura, e aço pelo menos 3 °C acima do ponto de orvalho.
- Redução térmica: entre 100 °C e 150 °C a resistência das ligações de alta resistência deve ser reduzida em 10% (item 3.1.4 da JGJ 82-2011).
2. Por que uma película rouba atrito
2.1 Ligações por atrito e ligações por apoio
A ligação por atrito transmite o cortante pela protensão e toma o deslizamento relativo como estado-limite de resistência. A ligação por apoio admite deslizamento e trabalha por corte do corpo e esmagamento na parede do furo, e não é admitida onde fadiga sob carga repetida governa. O item 4.2.1 da JGJ 82-2011 exige nesse caso apenas superfícies limpas ou revestidas conforme projeto, sem prescrever μ; na ligação por atrito, porém, μ decide se o nó resiste ao cortante de cálculo. Dois nós do mesmo pórtico podem ter exigências de superfície muito distintas.
2.2 Três caminhos pelos quais o filme altera μ
- Substituição da interface: ao contacto rugoso aço sobre aço sucede uma interface revestimento sobre revestimento, e o deslizamento ocorre dentro da camada de resina, a mais fraca.
- Preenchimento do perfil: um perfil de Rz 40–75 µm preenchido por uma tinta autorrenivelante perde o engrenamento mecânico; a superfície que desliza reproduz a forma do revestimento, não do aço.
- Esmagamento e polimento do filme: a protensão (155 kN num M20 10.9S) comprime a tinta contra os vales e os ciclos de carga desgastam e esmagam o filme junto a furos e bordas, fazendo recuar a carga de deslizamento.
Revestir uma superfície de atrito não é, portanto, uma camada de cortesia anticorrosiva: é uma troca deliberada entre capacidade de atrito e durabilidade, que precisa ser justificada por valor normativo ou por ensaio na obra.
3. A fronteira normativa: não pintar salvo prescrição do projeto
3.1 A regra geral
O item 6.3.7 da GB 50205-2020 impõe superfícies secas e limpas, sem rebarbas, arestas vivas, respingos e escória de solda, carepa de laminação ou sujeira, e proíbe qualquer pintura que o cálculo não exija. A proibição abrange todas as camadas do sistema, inclusive a primação de fábrica.
3.2 Onde está hoje a obrigação
O item 6.3.1 da GB 50205-2020 obrigava fabricante e montador a executar, separadamente, ensaio e reensaio de deslizamento nas superfícies de atrito, incluídas as revestidas, e um ensaio autônomo para as superfícies tratadas em obra; era disposição impositiva. Desde 1 de janeiro de 2022, a GB 55006-2021, norma de caráter obrigatório integral, substituiu essa relação: a exigência está hoje no item 7.1.3, que quer o método de tratamento e o grau de limpeza conformes aos documentos de projeto e prevê ensaio e reensaio separados das superfícies de atrito após o tratamento, com resultados que atinjam o μ fixado pelo cálculo. Da mesma forma foram substituídos os itens 3.1.7, 4.3.1, 6.1.2, 6.2.6, 6.4.5 e 6.4.8 da JGJ 82-2011.
3.3 Os corpos de prova revestidos são pintados antes do ensaio
O item 6.3.2 da GB 50205-2020 exige que limpeza e espessura mínima do revestimento atendam ao projeto; seu comentário acrescenta que metalização de alumínio, galvanização a quente, zincagem por projeção, primários orgânicos ricos em zinco e demais tratamentos carecem de base confiável para μ, e que apenas o silicato de zinco inorgânico pode tomar valor diretamente da GB 50017. Na prática: tratar, revestir, curar e armazenar os corpos de prova junto com as peças representadas; o corpo de prova deve reproduzir a condição real; um corpo sem pintura ou uma placa de outro lote não substitui o ensaio.
4. Valores de μ disponíveis para superfície revestida
| Condição da superfície de atrito | μ, Q235 | μ, Q345 e superior | Origem do valor | Durabilidade e vigilância em obra |
|---|---|---|---|---|
| Granalhada, sem revestimento | 0,45 | 0,50 | JGJ 82-2011, tabela 3.2.4 | Atrito máximo, nenhuma proteção: operação seguinte em cerca de 4 h e selagem das bordas após a montagem |
| Granalhada com oxidação uniforme | 0,45 | 0,50 | JGJ 82-2011, tabela 3.2.4 | Válido apenas com camada de ferrugem homogênea; ferrugem manchada ou esfolhada anula o valor |
| Granalhada mais silicato de zinco inorgânico | 0,35 | 0,40 | JGJ 82-2011, tabela 3.2.4 | Acrescenta proteção catódica; controlar espessura e cura completa; proibido aplicar com pincel |
| Tinta antiderrapante de silicato de zinco | Por dados confiáveis ou ensaio; longa experiência em pontes ferroviárias | Comentário 6.3.2, GB 50205-2020 | Produto específico, a coordenar com o pré-tratamento com trincha e as selagens | |
| Silicato de zinco tipo ZINGA | 0,45 por ensaios nacionais e estrangeiros | Comentário 6.3.2, GB 50205-2020 | Partículas finas de zinco; evitar aplicação manual com pincel | |
| Poliuretânico rico em zinco / zarcão alquídico | Média próxima de 0,2; valor de cálculo 0,15 | Comentário 6.3.2, GB 50205-2020 | Perda acentuada de atrito; a excluir em ligações por atrito | |
| Aluminização por projeção, galvanização a quente | Procedimento e μ a estabelecer por ensaio | GB 50017; nota à tabela 3.2.4 da JGJ 82-2011 | Ponto fraco recorrente dos sistemas duplex; nunca herdar os dados das primárias ricas em zinco | |
Observação: são valores normativos para cálculo e aceitação do lote. Ao unir aços de qualidades diferentes adota-se o menor; a limpeza com escova metálica deve ser feita em direção perpendicular ao fluxo do esforço. Todo procedimento não tabelado exige ensaio na obra.
5. Quantos parafusos custa perder 0,10 de μ
Considere uma ligação M20, classe 10.9S (P = 155 kN), com dois planos de atrito (nf = 2) em aço Q355:
- granalhada a vivo, μ = 0,50: Nvb = 0,9 × 2 × 0,50 × 155 = 139,5 kN por parafuso;
- granalhada mais silicato de zinco inorgânico, μ = 0,40: Nvb = 0,9 × 2 × 0,40 × 155 = 111,6 kN por parafuso;
- pintada por engano com uma primação orgânica comum, μ = 0,15: Nvb = 0,9 × 2 × 0,15 × 155 = 41,9 kN por parafuso.
A conta é terminante: de μ = 0,50 para μ = 0,40 perdem-se cerca de 20% da resistência por parafuso, e são necessários uns 25% mais parafusos (1 ÷ 0,8 − 1), com reflexo em passos, distâncias de borda, dimensões das emendas e espaço para a chave. Com μ = 0,15 precisariam cerca de 3,3 vezes mais parafusos que no caso a vivo (0,50 ÷ 0,15), geralmente inviável. Uma demão sobre a superfície de atrito sai da capacidade do nó.
6. Que produtos podem estar sobre uma superfície de atrito
6.1 Silicato de zinco inorgânico e antiderrapantes de silicato de zinco
Os silicatos de etila ou de potássio carregados de zinco sustentam o metal num aglutinante inorgânico: o filme é duro, poroso e eletricamente contínuo pelo contacto zinco-zinco e zinco-aço, e preenche muito menos o perfil de ancoragem; por isso a norma lhe atribui valores diretos. Regras de uso: conduzir a espessura seca ao valor de projeto (a espessura mínima é parâmetro de projeto), aguardar a secagem completa antes de montar e ensaiar, e lembrar que a nota à tabela 3.2.4 da JGJ 82-2011 exclui a aplicação com pincel nos produtos antiderrapantes e nos tipo ZINGA. Verificar a compatibilidade com a demão intermediária e o acabamento do sistema principal e proteger a superfície contra a ferrugem branca em armazenagem úmida.
6.2 Epóxi rico em zinco, zarcão alquídico, poliuretânico rico em zinco
São primários pesados correntes que, na superfície de atrito, custam atrito: o comentário à GB 50205-2020 indica cerca de 0,2 de média para o poliuretânico rico em zinco e para o zarcão alquídico. Enquanto o cálculo não se apoiar em valor medido, nenhum deles deve ser pulverizado na zona de atrito. O erro típico de oficina é justamente o roteiro «granalhar a peça inteira, pintar a peça inteira», em que a zona reservada nunca foi marcada.
6.3 Demãos intermediárias, acabamentos e primário de fábrica
As camadas intermediárias epóxi com mica de ferro e os acabamentos poliuretânicos ou polisiloxânicos são barreiras espessas e autorrenivelantes: não pertencem à superfície de atrito. O destino da primária de fábrica íntegra na zona da ligação segue o projeto: conservá-la costuma reduzir μ, daí o mascaramento local no granalhamento ou a remoção no retratamento.
6.4 Quando aparece também a proteção passiva contra incêndio
O item 3.1.4 da JGJ 82-2011 quer que, se a peça for protegida ao fogo com tinta, a espessura na zona da ligação de alta resistência não seja inferior à da peça adjacente. O que não contradiz a proibição: a proteção contra incêndio cobre a geometria exposta do nó e a superfície do perfil, enquanto a interface que transmite o esforço dentro do pacote de chapas fica conforme o desenho. As duas zonas devem ser diferenciadas por cor nos desenhos de execução.
7. Janela de execução e proteção
| Etapa | O que governar | Prática corrente e defeitos típicos |
|---|---|---|
| Granalhamento ou jateamento | Grão de limpeza conforme projeto, na prática Sa 2½; perfil Rz 40–75 µm | Abrasivo úmido ou esgotado não gera ancoragem; areia de mar é proibida; sais solúveis medidos pela ISO 8502-9 e abaixo de 50 mg/m² como NaCl |
| Aplicação | Umidade relativa até 85%; aço ao menos 3 °C acima do ponto de orvalho | O silicato de zinco cura mal no frio e na umidade, e sofrem juntos a aderência e μ |
| Cura e armazenagem | Montar e ensaiar só com o filme seco e na espessura de projeto | O silicato de zinco exige tempo de maturação; ensaiar cedo demais produz números enganosos |
| Bordas | Raio mínimo de 2 mm, três passadas de esmeril ou tratamento equivalente | A aresta viva arranca o filme e é ao mesmo tempo concentrador e primeiro ponto de ferrugem |
| Proteção em obra | Seco e limpo, sem óleo, lama, chuva ou impactos | Fitas sobre zonas reservadas, empilhamento separado; reaparecendo a ferrugem, retratar e ensaiar à parte |
| Reensaio antes da montagem | O montador executa reensaio próprio; superfícies tratadas em obra são amostradas à parte | Não transferir o relatório da fábrica: transporte e armazenagem já mudaram a superfície |
8. Ensaio e aceitação
O anexo B.0.7 da GB 50205-2020 define o procedimento: cinco coincidências, três séries por lote, uma curva carga-deslizamento.
- Cinco coincidências: o corpo de prova compartilha com as peças qualidade de aço, lote de fabricação, procedimento de tratamento da superfície de atrito, estado da superfície (revestimento incluído), mesma série e classe de parafusos e idêntica armazenagem.
- Geometria: corpo de tração com dois planos de atrito e dois parafusos por lado; as coberturas não mais finas que metade da alma; a seção líquida permanece elástica antes do deslizamento e cada corpo ensaia-se uma única vez.
- Aperto: aperto inicial a cerca de 50% da protensão normalizada e aperto final com cada parafuso medido entre 0,95P e 1,05P.
- Carregamento: aplicar 10% da carga de deslizamento de cálculo, manter 1 min e carregar depois a 3–5 kN/s até o deslizamento registrando Nv.
- Cálculo: μ = Nv / (nf × ΣPi), com nf = 2 e as protensões medidas do lado que desliza; arredondamento a duas casas e aceitação apenas se o valor medido alcançar o de projeto.
- Se o ensaio falhar: verificar primeiro a coincidência dos corpos, a protensão e a limpeza; retratar a superfície e repetir o ensaio. Persistindo a falha, mudar o procedimento ou submeter o cálculo a revisão. Uma ligação por atrito nunca se aceita «por aproximação».
Vale escrever duas condições adicionais no caderno de ensaio: temperatura de 10 a 35 °C e umidade relativa abaixo de 80%; e o achado dos laboratórios independentes de que um filme espesso demais ou sem cura é a causa mais frequente de resultados baixos, porque o deslizamento ocorre dentro do revestimento, e não na interface do aço.
9. Articulação com o sistema anticorrosivo principal
- Zoneamento nos desenhos de nó: classificar cada superfície como «sem pintura» ou «revestida», com μ de projeto, produto, espessura e limites da zona (normalmente a partir do eixo do furo), para que a oficina não pulverize a peça inteira por hábito.
- Reservar agora, selar depois do aperto final: aceito o controle do aperto final, selar cabeças, arruelas, bordas das chapas e juntas. Fecham-se assim as entradas de água e cloretos sem alterar a protensão nem o caminho de atrito.
- Superfícies tratadas em obra formam lote próprio: esmerilhagem em altura ou granalhamento de recomposição exigem corpos e aceitação autônomos, jamais um juízo conjunto com os da fábrica.
- Dois registros de espessura: um para o revestimento da superfície de atrito frente ao mínimo de projeto e outro para o sistema principal frente ao item 7.3.1 da GB 55006-2021.
Perguntas frequentes
P1. A oficina pinta peças inteiras: a superfície de atrito pode acompanhar?
Não. O item 6.3.7 da GB 50205-2020 o proíbe salvo prescrição de cálculo. Depois de pintada, μ deve ser redefinido para superfície revestida — nos sistemas orgânicos correntes só se sustenta 0,15 a 0,2 —, a ligação deve ser recalculada e em regra não existe relatório de ensaio coerente.
P2. A superfície foi pintada por engano. O que fazer?
Verificar primeiro o projeto e escolher entre dois caminhos: remover o revestimento até o grau de preparação prescrito (normalmente Sa 2½ pela ISO 8501-1), retratar e reensaiar; ou conduzir a zona como superfície de atrito revestida, executar o ensaio de deslizamento sobre corpos pintados e fazer a capacidade confirmar pelo cálculo. Ambos os caminhos terminam em relatório, não em apreciação visual.
P3. Por que o silicato de zinco inorgânico vale 0,35/0,40 e o epóxi rico em zinco não?
Pelo modo como o filme falha e pelos dados de que a norma dispõe. O silicato inorgânico é duro e poroso, mantém o contacto zinco-zinco e zinco-aço e apoia-se num corpo amplo de ensaios vertido em tabelas. O epóxi rico em zinco forma um filme orgânico contínuo e tenaz dentro do qual ocorre o deslizamento: a norma não lhe atribui valor, que só pode vir de ensaio de obra.
P4. Os corpos de prova de superfície revestida são pintados antes ou depois do ensaio?
Antes. São granalhados, pintados, curados e armazenados junto com as peças, levados à espessura de projeto e à secagem completa e então montados, apertados e carregados. Substituí-los por corpos sem pintura ou por placas de outro lote invalida a aceitação.
P5. Galvanização a quente ou aluminização podem herdar os valores das primárias ricas em zinco?
Não. A GB 50017 e a nota à tabela 3.2.4 da JGJ 82-2011 exigem que para qualquer outro tratamento se estabeleçam procedimento e coeficiente por ensaio. Em peças galvanizadas num sistema duplex deve-se considerar ainda o estado do zinco (ferrugem branca, sais de zinco) e o perfil modificado.
P6. Como se protege o nó depois da montagem?
Aceita a verificação do aperto final, selam-se cabeças, arruelas, bordas e juntas: primeiro um cordão compatível que feche o aço nu e os capilares, depois a reconstrução do sistema principal até a espessura prescrita. Em pontes e galpões costeiros esse trabalho de detalhe é o verdadeiro ponto fraco da durabilidade do nó, e é a compensação por deixar a superfície de atrito sem revestir.
P7. Coeficiente de deslizamento e fator torcional são a mesma grandeza?
Não. O fator torcional K de um conjunto sextavado, ou a força de aperto de um conjunto com cabeça cisalhante, caracterizam o parafuso; o coeficiente de deslizamento caracteriza a interface das chapas. Ambos devem ser atendidos, e em regra valida-se primeiro o controle do parafuso para depois julgar o ensaio de deslizamento.
Referências
- GB 55006-2021, norma geral para estruturas de aço, publicada em 9 de abril de 2021, em vigor desde 1 de janeiro de 2022 (itens 4.4.3, 7.1.2, 7.3.1 e 7.1.3).
- GB 50205-2020, aceitação da execução de estruturas de aço, itens 6.3.1, 6.3.2, 6.3.7 e anexos B.0.4 e B.0.7.
- JGJ 82-2011, especificação técnica para ligações com parafusos de alta resistência, itens 3.1.3, 3.1.4, 3.2.4, 4.1.1 e 4.2.1.
- GB 50017-2017, norma de cálculo de estruturas de aço — coeficientes de deslizamento e verificação de ligações.
- ISO 8501-1 (graus de preparação), ISO 8502-9 (sais solúveis), ISO 8503 (perfil de superfície).
- GB/T 1228, 1229, 1230, 1231 (conjuntos de cabeça sextavada) e GB/T 3632 (conjuntos de cabeça cisalhante).
Última atualização: 2026-10-21 | Equipe técnica da Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd. Os valores seguem as edições vigentes das normas citadas, os documentos de projeto e os relatórios de ensaio de obra. Para uma especificação de superfície de atrito, envie qualidade de aço, categoria de corrosividade e μ de projeto: confirmaremos o sistema com você.