Concreto_Protendido (Meia Colher)

7/25/2019 Concreto_Protendido (Meia Colher)

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1 - CONCEI TO DE CONCRETO PROTENDIDO

1.1 - DEFINIO DE PROTENSO

A protenso pode ser definida como o artifcio de introduzir, numa estrutura,um estado prvio de tenses, de modo a melhorar sua resistncia ou seucomportamento, sobre ao de diversas solicitaes.

1.2 - PROTENSO APLICADA AO CONCRETO

O artifcio de protenso tem importncia particular no caso do concreto, pelasseguintes razes:

a)

O concreto um dos materiais de construo mais importantes. Seus ingredientesso disponveis a baixo custo em todas as regies habitadas na terra.

b) O concreto tem boa resistncia a compresso.c) O concreto tem pequena resistncia a trao, da ordem de 10% de resistncia

compresso. Alm de pequena, pouco confivel. De fato, quando no bemexecutado sua retrao pode provocar fissuras, que eliminam a resistncia atrao do concreto, antes mesmo de atuar qualquer solicitao.

Sendo o concreto um material de propriedades to diferentes a compresso ea trao, o seu comportamento pode ser melhorado aplicando-se uma compresso

prvia (isto , protenso) nas regies onde as solicitaes produzem tenses detrao.O artifcio da protenso, aplicada ao concreto, consiste em introduzir na viga

esforos prvios que reduzam ou anulem as tenses de trao no concreto sobre aao das solicitaes em servio. Nessas condies, minimiza-se a importncia dafissurao como condio determinante de dimensionamento da viga.

A protenso do concreto realizada, na prtica, por meio de cabos de ao dealta resistncia, tracionados e ancorados no prprio concreto.

Fig.1 - Viga de concreto armado convencional, sujeita a uma solicitao deflexo simples. A parte superior da seo de concreto comprimida e a inferior tracionada, admitindo-se fissurada para efeito de anlise. Os efeitos de trao so

resistidos pelas armaduras de ao.
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Fig.2 - Aplicao de um estado prvio de tenses na viga de concreto,mediante cabos de ao esticados e ancorados nas extremidades. P = esforotransmitido ao concreto pela ancoragem do cabo, geralmente denominado esforode protenso.

Como as tenses de trao so desprezadas por causa da fissurao doconcreto, verifica-se que uma parte substancial da rea da seo da viga no

contribui para inrcia da mesma. Com a protenso aplicam-se tenses prvias decompresso que pela manipulao das tenses internas, pode-se obter a contribuioda rea total da seo da viga para a inrcia da mesma.

Sendo os cabos de ao tracionados e ancorados, pode-se empregar neles aoscom alta resistncia , trabalhando com tenses elevadas, assim temos:

- concreto com elevada resistncia a compresso,- aos com elevada resistncia a trao,

O estado prvio de tenses, introduzido pela protenso na viga de concreto,melhora o comportamento da mesma, no s para solicitaes de flexo, como

tambm para solicitaes de cisalhamento.

1.3 - ARMADURAS DE VIGAS PROTENDIDAS

As armaduras de vigas protendidas so de dois tipos:- armaduras protendidas;- armaduras no protendidas.

As armaduras protendidas so constitudas pelos cabos de ao, pr esticados eancorados nas extremidades. Os diversos tipos de armaduras protendidas seroanalisados mais adiante.

As armaduras no protendidas so constitudas pelos vergalhes usuais deconcreto armado, utilizados nas seguintes posies:

a) Armaduras longitudinais, geralmente denominadas suplementares; destinam-se amelhorar o comportamento da viga e controlar a fissurao da mesma, paracargas elevadas.

b) Armaduras da alma, geralmente constitudas por estribos, e denominadasarmaduras transversais; destinam-se a resistir aos esforos de cisalhamento.


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c) Armaduras locais, nos pontos de ancoragem dos cabos de protenso,denominadas armaduras de fretagem; destinam-se a evitar ruptura local doconcreto nos pontos sujeitos a tenses muito elevadas.

d) Armaduras regionais, denominadas armaduras de introduo de tenses;destinam-se a garantir o espalhamento de tenses, aplicadas localmente, para a

seo total da viga.

1.4 - COMPORTAMENTO DE VIGAS PROTENDIDAS SOB AODAS SOLICITAES

Sob ao de cargas, uma viga protendida sofre flexo, alterando-se as tensesde compresso aplicadas previamente. Quando a carga retirada, a viga volta sua

posio original e as tenses prvias so restabelecidas.Se as tenses de trao provocadas pelas cargas forem inferiores s tenses

prvias de compresso, a seo continuar comprimida, no sofrendo fissurao.Sob ao de cargas mais elevadas, as tenses de trao ultrapassam as tenses

prvias, de modo que o concreto fica tracionado e fissura. Retirando-se a carga, aprotenso provoca o fechamento das fissuras.

1.5 - SENTIDO ECONMICO DO CONCRETO PROTENDIDO

As resistncias de concreto, utilizadas em concreto protendido, so duas a trs

vezes maiores que as utilizadas em concreto armado. Os aos utilizados nos cabos deprotenso tm resistncia trs a cinco vezes superiores s dos aos usuais de concretoarmado.

O sentido econmico do concreto protendido consiste no fato de que osaumentos percentuais de preos so muito inferiores aos acrscimos de resistnciautilizveis, tanto para o concreto como para o ao de protenso.

1.6 - VANTAGENS TCNICAS DO CONCRETO PROTENDIDO

a)

Reduz as tenses de trao provocadas pela flexo e pelos esforos cortantes.b) Reduz a incidncia de fissuras.c) Reduz as quantidades necessrias de concreto e ao, devido ao emprego eficiente

de materiais de maior resistncia .d) Permite vencer vos maiores que o concreto armado convencional; para o mesmo

vo, permite reduzir a altura necessria da viga.e) Facilita o emprego generalizado de pr-moldagem, uma vez que a protenso

elimina a fissurao durante o transporte das peas.f) Durante a operao da protenso, o concreto e o ao so submetidos a tenses em

geral superiores s que podero ocorrer na viga sujeita s cargas de servio. Aoperao de protenso constitui, neste caso, uma espcie de prova de cargadaviga.


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- SI STEMAS DE APLI CAO DA PROTENSO

2.1 - INTRODUO

A protenso do concreto feita por meio de cabos de ao, que so esticados eancorados nas extremidades.

Os cabos de ao, tambm denominados armaduras de protenso, podem serpr-tracionados ou ps-tracionados.

As vigas com armaduras pr-tracionadas so executadas seguindo osesquemas da Fig.3. A armadura protendida fica aderente ao concreto, em toda aextenso da viga.

Nas vigas com armaduras ps-tracionadas, os cabos so esticados aps a cura

do concreto. A armadura protendida ancorada nas extremidades, podendo ficaraderente ao concreto, ao longo da viga, por meio de uma injeo de nata de cimento.

Os sistemas com armaduras pr-tracionadas so mais adequados parainstalaes fixas (fbricas). Os sistemas com armaduras ps-tracionadas so maisutilizados quando a protenso realizada na obra.

Fig. 3 a) as armaduras de ao (1) so esticadas entre dois encontros (2),ficando ancoradas provisoriamente nos mesmos; b) o concreto (3) colocado dentrodas frmas, envolvendo as armaduras; c) aps o concreto haver atingido resistncia

suficiente, soltam-se as ancoragens dos mesmos (2), transferindo-se a fora para aviga, por aderncia (4) entre o ao e o concreto.


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2.2 - SISTEMAS COM ARMADURAS PR-TRACIONADAS

Os sistemas com armaduras pr-tracionadas so geralmente utilizados emfbricas, onde a concretagem se faz em instalaes fixas, denominados leitos de

protenso. Os leitos so alongados, permitindo a produo simultnea de diversas

peas.A Fig.4 mostra a seqncia construtiva de vigas com armaduras pr-

tracionadas, em um leito alongado com capacidade para trs vigas. A ancoragem dasarmaduras no concreto faz-se por aderncia, num comprimento de ancoragem lbp(Fig.5). Quando a tenso na armadura reduzida, ela tende a voltar ao seu dimetrosem carga (o); o aumento do dimetro mobiliza atrito no concreto, o que auxilia aancoragem.

Fig.4 As armaduras (1) so colocadas atravessando os montantes (2), efixando-se em placas de ancoragem (3), por meio de dispositivos mecnicos (4),geralmente constitudos por cunhas. A placa de ancoragem da esquerda fixa, a da

direita mvel. Com auxlio de macacos de longo curso, esticam-se as armaduras,empurrando-se a placa de ancoragem mvel, at se alcanar o esforo de protensodesejado; a placa de ancoragem mvel ento fixada por meio de calos(5)mantendo as armaduras esticadas. O concreto (6) compactado dentro das frmas,envolvendo as armaduras protendidas, que ficam aderentes. Aps a cura doconcreto, os macacos so recolocados em carga na placa de ancoragem mvel,retirando-se lentamente a tenso nas armaduras. A seguir, as armaduras socortadas, junto s faces de viga. Como o encurtamento das armaduras impedido

pela aderncia das mesmas com o concreto, resulta que as vigas ficam protendidas.No desenho da figura, so fabricadas simultaneamente trs vigas de concretoprotendido (6).


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lbp

Fig.5 Esquema de um fio pr-tracionado ancorado no concreto (lbp =comprimento de ancoragem por aderncia; 0 dimetro da armadura sem carga; 1= dimetro da armadura protendida).

O comprimento da ancoragem (lbp) varia com a qualidade do concreto, asuperfcie da armadura, a tenso de protenso etc. Os comprimentos obtidosexperimentalmente variam de 100 a 140 para fios entalhados, 45 a 90 paracordoalhas de sete fios.

O esquema de protenso da Fig. 4 com armaduras retilneas, pode sermodificado de modo que as armaduras tenham uma trajetria poligonal no interior decada viga (Fig.6).

As vigas com armadura poligonal so mais eficientes, pois a excentricidadeda armadura maior no meio do vo, onde atuam maiores momentos fletores.

Fig.6 Esquema de execuo de vigas com armaduras pr-tracionadaspoligonais em leito alongado, permitindo a execuo simultnea de vrias vigas, emsrie. 1 armaduras pr-tracionadas; 2 placa de ancoragem; 3 concreto deviga; 4 pontos de apoio das armaduras poligonais; 5 pontos de rebaixamentodas amaduras poligonais.

2.3 - SISTEMAS COM ARMADURAS PS-TRACIONADAS

Nos sistemas com armaduras ps-tracionadas, as armaduras de protenso soesticadas aps o endurecimento de concreto, ficando ancoradas na face do mesmo.

Estes sistemas podem apresentar uma grande variedade, dependendo dostipos de cabos, percursos dos mesmos na viga, tipos e posicionamentos dasancoragens etc.


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3.2 - ARMADURAS NO-PROTENDIDAS

As armaduras no protendidas so realmente formadas pelos vergalhesusualmente empregados em concreto armado. Em estruturas protendidas, essasarmaduras recebem as designaes de convencionaisousuplementares

Os aos empregados como armadura suplementar so designados pelas letrasCA (concreto armado) seguidos do valor caracterstico do limite de escoamento emkgf/mm.

As armaduras no protendidas podem tambm ser constitudas por aos dealta resistncia (designao CP), aplicados sem protenso. Esse emprego ,entretanto, pouco corrente, devido ao maior custo dos aos tipo CP.

3.3 - ARMADURAS PROTENDIDAS

Os aos utilizados como armaduras de protenso podem ser divididos em trscategorias:

-Fios trefilados de ao carbono, com dimetros variando entre 3mm e 8mm,fornecidos em rolos ou bobinas com grande comprimento de fio.-Cordoalhas, constitudas por fios trefilados, enrolados em forma de hlice, comouma corda; so tambm fornecidas em bobinas, com grande comprimento.-Barras de ao baixa liga, laminadas a quente, fornecidas em peas retilneas decomprimento limitado.

As principais propriedades mecnicas dos aos de protenso so as seguintes:

-Limite de elasticidade, maior tenso. O limite de elasticidade definido,convencionalmente, como a tenso que produz uma deformao unitria de 0,01%.- Limite de escoamento convencional trao, igual tenso para a qual o aoapresenta uma deformao unitria residual de 0,2%, aps descarga.- Mdulo de elasticidade, inclinao da parte elstica do diagrama.- Resistncia ruptura por trao, igual ao esforo de ruptura da barra dividido pelarea de seo inicial (rea da seo com carga zero).- Alongamento unitria de ruptura.

Os aos de protenso so geralmente designados pelas letras CP (ConcretoProtendido), seguidas da resistncia caracterstica ruptura por trao, em kgf/mm.As armaduras protendidas, ancoradas com tenses elevadas apresentam, com

o passar do tempo, uma perda de tenso devida relaxao normal(RN).Nos fios e cordoalhas pode-se fazer um tratamento termo-mecnico que reduz

a perda por relaxao, sendo o ao denominado de relaxao baixa (RB). Otratamento consiste em aquecimento a 400 C e tracionamento at a deformaounitria de 1%.

Os aos de protenso devem sempre ser instalados com tenses elevadas, afim de que as inevitveis perdas de protenso representem um percentual moderadoda tenso aplicada (em geral 20% a 30%). Nessas condies, os esforos de

protenso efetivos, atuando sobre o concreto, representaro cerca de 70% a 80% doesforo inicial instalado.


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As tenses nas armaduras protendidas so entretanto limitadas a certosvalores mximos, a fim de se reduzir o risco de ruptura dos cabos, e tambm deevitar perdas exageradas por relaxao do ao.

4 - EQUIPAMENTOS DE PROTENSO

4.1 - EQUIPAMENTOS PARA ARMADURAS PR-TRACIONADAS

Nas peas de concreto protendido com armaduras pr-tracionadas, aancoragem se faz por aderncia com o concreto. As armaduras so tracionadas, por

meio de macacos ou talhas; o concreto compactado envolvendo as armadurasprotendidas; aps a cura do concreto, soltam-se as amarras que prendem asarmaduras, transferindo-se os esforos para o concreto, por aderncia.

4.2 - EQUIPAMENTOS PARA ARMADURAS PS-TRACIONADAS

Tipos mais usuais de armaduras ps tracionadas

No estgio atual de industrializao dos processos de protenso, as armaduras

mais usuais so formadas por cordoalhas ou por barras.As armaduras ps-tracionadas so geralmente colocadas no interior do concreto,

ficando isoladas do mesmo por meio de bainhas; as bainhas permitem oalongamentos das armaduras, na ocasio da protenso, que realizada aps a cura doconcreto. Uma vez esticados e ancorados os cabos, as bainhas so geralmenteinjetadas com nata de cimento, a qual desempenha duas funes essenciais:

a) Estabelecer um grau de aderncia mais ou menos eficaz, entre as armadurasprotendidas e o concreto;

b) Oferecer protenso mecnica e qumica para as armaduras, impedindo a corrosodas mesmas.

4.3 - BAINHAS PARA ARMADURAS PS-TRACIONADAS

As bainhas so geralmente fabricadas com chapas metlicas, podendo ser lisas ouonduladas. As bainhas onduladas so de uso mais corrente, permitindo realizar comfacilidade as curvas indicadas no projeto. As bainhas devem atender as seguintescondies:

a)

Terem resistncia e estanqueidade suficientes para impedir entrada de nata decimento em seu interior, durante a concretagem.


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b) Permitem os alongamentos dos cabos, durante a protenso com atrito reduzido.c) Terem rea suficiente para permitir boa acomodao dos cabos e passagem da

nata de injeo.

4.4 - CABOS DE FIOS TREFILADOS

Os primeiros cabos utilizados para protenso foram feitos com fios trefilados.O engenheiro francs Eugene Freyssinet inventou as famosas ancoragens com cunhacentral, que constituram o produto bsico da indstria de protenso durante muitosanos.

4.5 - CABOS E CORDOALHAS

As cordoalhas de uso mais corrente so as de 7 fios, com dimetro nominal1/2 ou 5/8. Os cabos so constitudos por cordoalhas, colocadas lado a lado, no

interior das bainhas. Nas ancoragens, cada cordoalha presa individualmente pormeio de cunhas encaixadas em furos cnicos.

A protenso feita por meio de macacos furados, que se apiam na placa deancoragem ou na placa de apoio.

As ancoragens que permitem o esticamento dos cabos denominam-seancoragens vivas ou ativas. Quando os cabos so protendidos nas duas extremidades,utiliza-se em ambas ancoragens ativas. Muitas vezes a protenso efetuada apenas

em uma extremidade do cabo, o que permite o emprego de apenas um macaco. Asancoragens dos lados no protendidos denomina-se ancoragens mortas ou passivas,que podem ser constitudas por ancoragens ativas com cunhas pr-cravadas, porlaos ou alas nas cordoalhas, ou por aderncia e atrito entre as cordoalhas e oconcreto.

4.6 - ARMADURAS DE PROTENSO EM BARRAS

As barras de protenso so utilizadas individualmente, cada cabo formado poruma barra dentro de uma bainha.

As operaes de protenso e injeo dos cabos de barras so anlogas as doscabos de cordoalhas. As barras so fabricadas em comprimentos limitados a cerca de12 m, para fins de transportes, de modo que, em cabos longos, necessrio emendaras barras, com auxlio de luvas rosqueadas.


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4.7 - INJEO DOS CABOS PS-TRACIONADOS

Os cabos protendidos no interior de bainhas so injetados com uma nata decimento, que protege as armaduras e estabelece um grau de aderncia entre os cabose o concreto.

A nata de injeo deve ser homognea, com consistncia de tinta espessa. Emgeral, obtm-se uma nata adequada misturando-se cimento e gua, na proporo de1:0,4 em peso, acrescentando-se um aditivo plastificante e expansor.

5 - TRAADO GEOMTRICO DAS ARMADURAS DE

PROTENSO

5.1 - PEAS PROTENDIDAS COM ARMADURAS PR-TRACIONADAS

Nas peas protendidas com armaduras pr-tracionadas, o traado geomtricodas armaduras , em geral, muito simples, em decorrncia do prprio processoconstrutivo. As armaduras so retilneas ou poligonais.

5.2 - PEAS PROTENDIDAS COM ARMADURAS PS-TRACIONADAS

Nas peas protendidas com armaduras ps-tracionadas, colocadas no interiorde bainhas flexveis, os cabos podem assumir uma forma qualquer, evitando-seentretanto um grande nmero de curvas, para limitar as perdas por atrito.

Fig. 7Tipos de cabos de protenso utilizados em vigas simplesmente apoiadas:1- cabo retilneo, ancorado nas faces extremas da viga.2- Cabo curvo, ou parte retilneo e parte curvilneo, ancorado nas faces extremas

da viga.3- Nicho de ancoragem ativa, na face extrema da viga.4- Cabo curvo, ou parte retilneo e parte curvilneo, ancorado na parte superior da

viga.5- Nicho de ancoragem ativa, na face superior da viga.


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6 - APL ICAES PRTICAS DO CONCRETO PROTENDI DO

6.1 - CONCRETO PROTENDIDO COM ARMADURAS PR-TRACIONADAS

As peas protendidas com armaduras pr-tracionadas so geralmentefabricadas em usinas, havendo grande interesse em padronizar os tipos construtivos,

para economia de formas.Geralmente, as peas so fabricadas sem blocos de ancoragem, o que

constitui uma simplificao muito conveniente para as formas metlicas, permitindoa produo de elementos com comprimentos variveis sem modificar as formaslaterais.

Painel Duplo T

Viga I

Fig. 8 - Exemplo de seo de peas com armaduras pr-tracionadas.

6.2 - CONCRETO PROTENDIDO COM ARMADURAS PS-TRACIONADAS

O concreto protendido usado com maior freqncia na construo de vigaspara edifcios, pontes etc.

O nmero de aplicaes do concreto protendido to grande, que no se podemencionar todas elas num trabalho elementar. Como estruturas protendidas degrande porte, podem ser citadas as plataformas martimas de explorao de gs ou

petrleo, os invlucros de proteo de centrais atmicas, as torres de concreto e aspontes estaiadas. A introduo de tirantes de ancoragem protendidos, em rochase solos, causou profundas alteraes nos projetos de engenharia de solos.


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7 - TI POS DE PERDA DE PROTENSO

7.1 - INTRODUO

Perdas de protenso so todas as perdas verificadas nos esforos aplicadosaos cabos de protenso.

As perdas de protenso podem ser classificadas em dois grupos:

a) Perdas imediatas, que se verificam durante a operao de esticamento eancoragem dos cabos, a saber:

- perdas por atrito, produzidas por atrito do cabo com peas adjacentes, durante a

protenso;- perdas nas ancoragens, provocadas por movimentos nas cunhas de ancoragem,quando o esforo transferido de macaco para aplaca de apoio;

- perdas por encurtamento elstico de concreto;

b) Perdas retardadas, que se processam ao longo de vrios anos, a saber:

- perdas por retrao e fluncia do concreto, produzidas por encurtamentoretardado do concreto, decorrentes do comportamento viscoso deste complexomaterial;

- perdas por relaxao do ao, produzidas por queda de tenso nos aos de alta

resistncia, quando ancorados na extremidade, sob tenso elevada.


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8 - EXECUO E CONTROLE DA PROTENSO

8.1 - PROGRAMA DE PROTENSO

O programa de protenso um relatrio emitido pelo projetista, contendo asinformaes essenciais para o controle das operaes de protenso dos cabos.

O programa de protenso deve fornecer, no mnimo, os seguintes dados:

- ao de protenso a ser empregado;- cabo de protenso adotado;- esforo mximo de protenso, por cabo;- resistncia necessria do concreto, na poca da protenso;- coeficientes admitidos para perdas por atrito ao longo do cabo;- alongamento previsto para o cabo, sob ao do esforo mximo;

- esforo de cravao das cunhas, quando for o caso;- penetrao prevista para as cunhas, ao se transferir o esforo do macaco para aancoragem, quando for o caso;

- seqncia de protenso dos cabos, vinculada s etapas de construo da obra.


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CONCLUSO

A aplicao do concreto protendido, principalmente em peas pr-fabricadas apresenta vrias vantagens como podemos observar. Mascomo foi visto antes, preciso de um intenso controle de todo o sistema

para que nada de errado venha a acontecer.Um dos pontos que me chamou a ateno mas que no muito

falado nos livros so os problemas apresentados na hora da execuo daprotenso referentes a segurana do local.

A protenso um trabalho que apresenta um alto risco deacidentes se no for executado com os devidos cuidados. As cordoalhas

so protendidas quase na sua tenso mxima e se houver algum descuidoou as condies de segurana forem precrias podem acontecer gravesacidentes.
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