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Estudo sobre radier protendido desenvolvido como Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil.
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Universidade Federal de Alagoas Centro de Tecnologia
Coordenao do Curso de Engenharia Civil Cidade Universitria Campus A. C. Simes
Tabuleiro do Martins CEP 57072-970 Macei Alagoas
GIVALDO SANTOS NASCIMENTO
WALTER LUIZ ANDRADE DE OLIVEIRA
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO
PROTENDIDO
MONOGRAFIA DE GRADUAO
Macei/AL, abril de 2002
II
GIVALDO SANTOS NASCIMENTO
WALTER LUIZ ANDRADE DE OLIVEIRA
Estudo de fundaes tipo radier em concreto
protendido
Monografia apresentada Coordenao do Curso
de Engenharia Civil da Universidade Federal de
Alagoas como parte dos requisitos para obteno do
ttulo de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: Flvio Barboza de Lima
Coordenao do Curso de Engenharia Civil CCEC
Centro de Tecnologia CTEC
Universidade Federal de Alagoas UFAL
Macei, 19 de abril de 2002
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
III
Givaldo Santos Nascimento
Walter Luiz Andrade de Oliveira
Dr. Flvio Barboza de Lima
(Orientador)
Dr. Aline da Silva Ramos Barboza
(Banca)
Dr. Viviane Carrilho Leo Ramos
(Banca)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
IV
AGRADECIMENTOS
A Deus, que nos ajudou a dar cada passo, at aqui, e aproveitamos o
agradecimento, para nos dispormos a continuar a caminhada a Seu lado.
Aos nossos pais Dorgival e Clia (Givaldo) e Luiz e Maria (Walter), que
so nossos maiores mestres e exemplos de vida. Obrigado pais pela sua fora
e determinao. Obrigado mes pelo amor, carinho e conforto.
Aos nossos irmos e demais familiares, que sempre nos deram apoio e
incentivo na caminhada para nossa formao.
Ao professor Flvio Barboza de Lima por dar no somente orientao,
mas tambm incentivo, principalmente com seus exemplos de vida.
Aos amigos da EJEC, empresa que sempre nos motivou e incentivou a
desenvolver habilidades gerenciais, a participar de projetos voltados para a
comunidade possibilitando aplicar os conhecimentos adquiridos em sala de
aula e a todos os professores dos departamentos que nos forneceram
orientao nestes projetos.
Aos amigos do PET de Engenharia Civil da UFAL, que durante quatro
anos, eu Walter, convivi como minha segunda casa, compartilhando excelentes
momentos, em especial ao Nilson, Jernymo e Marcos Andr.
Ao professor Roberaldo Carvalho de Souza que como tutor do PET
sempre se dedicou nossa formao e ao Curso de Engenharia Civil da UFAL,
e com muita garra e fora de vontade tem formado geraes de excelentes
profissionais e seres humanos.
Aos professores Eduardo Nobre Lages, Viviane Carrilho Leo Ramos e
Luciano Barbosa dos Santos, pela orientao em trabalhos anteriores.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
V
s Empresas, Cipesa Engenharia S. A e Incorporadora Lima Arajo
LTDA, pelo perodo de estgio e pela oportunidade de adquirimos experincia
profissional em vrias reas da engenharia.
Ao engenheiro Joaquim Caracas, da Impacto Protenso, pelas dicas e
pelo material fornecido para concluso do nosso trabalho.
Cipesa Engenharia S.A pelo material cedido para ser usado como
parmetro comparativo com o clculo desenvolvido.
nossa turma do 5o ano por ter conseguido o conceito A no provo,
mostrando que o nosso Curso de Engenharia Civil est entre os melhores do
pas. Parabns a turma e boa sorte nesta nova caminhada.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
VI
CONTEDO
Contedo .................................................................................................. VI
Lista de figuras ......................................................................................... IX
Lista de tabelas ....................................................................................... XII
Legenda de smbolos ............................................................................. XIII
Resumo ................................................................................................... XV
1 INTRODUO ............................................................................................ 1
1.1 Consideraes iniciais .......................................................................... 1
1.2 Objetivos ................................................................................................ 1
1.3 Apresentao ......................................................................................... 2
2 CONSIDERAES INICIAIS SOBRE PROTENSO ................................ 4
2.1 Definies bsicas ................................................................................. 4
2.2 A idia de protenso .............................................................................. 5
2.3 A protenso aplicada ao concreto ....................................................... 8
2.4 O desenvolvimento do concreto protendido ..................................... 11
3 TIPOS DE PROTENSO .......................................................................... 16
3.1 Quanto aderncia .............................................................................. 16 3.1.1 Sem aderncia ............................................................................... 16 3.1.2 Com aderncia ............................................................................... 16
3.2 quanto ocasio da protenso .......................................................... 18 3.2.1 Pr-trao ....................................................................................... 18 3.2.2 Ps-trao ...................................................................................... 18
3.3 quanto ao grau de protenso .............................................................. 19 3.3.1 Protenso completa ........................................................................ 19 3.3.2 Protenso limitada .......................................................................... 20 3.3.3 Protenso parcial ............................................................................ 20 3.3.4 Escolha do tipo de protenso ......................................................... 22
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
VII
4 SISTEMAS DE PROTENSO .................................................................. 23
4.1 Materiais utilizados .............................................................................. 23 4.1.1 Concreto ......................................................................................... 23 4.1.2 Ao ................................................................................................. 23
4.1.2.1 Fios de ao para protenso ......................................................... 24 4.1.2.2 Cordoalhas para protenso aderentes ..................................... 24 4.1.2.3 Cordoalhas engraxadas e plastificadas para protenso - no
aderentes .................................................................................... 24 4.1.2.4 Barras tipo dywidag ..................................................................... 26
4.1.3 Ancoragens .................................................................................... 27 4.1.3.1 Ativas .......................................................................................... 27
4.1.3.1.1 Em protenso aderente ....................................................... 28 4.1.3.1.2 Em protenso no aderente ................................................ 29
4.1.3.2 Passivas ...................................................................................... 29 4.1.3.2.1 Em protenso aderente ....................................................... 29 4.1.3.2.2 Em protenso no aderente ................................................ 30 4.1.3.2.3 Dywidag ............................................................................... 30
4.1.3.3 De ligao ................................................................................... 31 4.1.4 Bainhas .......................................................................................... 32
4.2 Equipamentos ...................................................................................... 33 4.2.1 Macacos hidrulicos ....................................................................... 33
4.2.1.1 Em protenso aderente ............................................................... 33 4.2.1.2 Em protenso no aderente ........................................................ 34
4.2.2 Pista de protenso .......................................................................... 35
5 RADIERS PROTENDIDOS ....................................................................... 36
5.1 Histrico ............................................................................................... 36
5.2 Procedimentos para execuo das lajes radier protendidas ........... 39 5.2.1 ..................................................................... 39 5.2.2 ................................................................... 41
5.3 comparativo na execuo de fundaes de casas ........................... 43 5.3.1 Processo tradicional ....................................................................... 43 5.3.2 Lajes radier protendidas com cordoalhas engraxadas e
plastificadas ................................................................................... 45
5.4 ................................. 51
5.5 Aeroportos ........................................................................................... 52
5.6 Execuo do PAR Residencial Ilha Vitria na cidade de Macei . 53
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
VIII
6 CONSIDERAES GERAIS PARA O DIMENSIONAMENTO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO .............. 58
6.1 Introduo ............................................................................................ 58
6.2 Caracterizao dos principais elementos ......................................... 59 6.2.1 Subleito .......................................................................................... 59 6.2.2 Sub-base ........................................................................................ 62 6.2.3 Camada deslizante ......................................................................... 64 6.2.4 Placa de concreto protendido ......................................................... 65
6.3 Procedimento para o pr-dimensionamento ..................................... 65 6.3.1 Aes externas ............................................................................... 66
6.3.1.1 Expresses para o clculo das tenses devido ao carregamento externo ........................................................................................ 67
6.3.1.1.1 Carga no interior da placa ................................................... 67 6.3.1.1.2 Carga no canto e na borda da placa ................................... 69
6.3.1.2 Tenso devido a variao de temperatuta .................................. 69 6.3.1.3 Determinao da fora resultante, na faixa, devida s tenses de
carregamentos distribudos e variao de temperatura .............. 70 6.3.1.4 Determinao da fora deviada ao atrito ..................................... 71 6.3.1.5 Determinao da fora total aplicada na faixa ............................ 71
6.3.2 Determinao da fora efetiva de trao na cordoalha .................. 71 6.3.2.1 Perdas imediatas devidas ao atrito no cabo e acomodao da
ancoragem .................................................................................. 72 6.3.2.2 Perdas lentas - retrao e fluncia do concreto e relaxao da
armadura ..................................................................................... 74 6.3.2.3 Fora efetiva na cordoalha .......................................................... 74
6.3.3 Determinao do nmero de cordoalhas ........................................ 74
6.4 Exemplo de clculo de um radier protendido ................................... 75
7 CONSIDERAES FINAIS ...................................................................... 81
8 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ......................................................... 83
ANEXOS .......................................................................................................... 86
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
IX
LISTA DE FIGURAS
Figura Descrio Pgina
01 Exemplo da idia de protenso em livros 06
02 Barril com percintas 06
03 Roda de carroa 06
04 Esquema da roda de bicicleta 07
05 Refeitrio universitrio da UFAL 07
06 Esquema de elementos e aes das vigas do refeitrio da
UFAL 08
07 Esquema do carregamento distribudo e diagrama de
momento fletor 09
08 Diagrama de tenses na laje 10
09 Esquema de protenso e diagrama de tenses da flexo,
protenso e superposio 11
10 Evoluo do concreto protendido 12
11 Detalhe do cabo engraxado 25
12 Rolos de cabos engraxados 25
13 Tige da protenso tipo Dywidag 26
14 Porca de unio protenso tipo Dywidag 26
15 Aplicao da protenso tipo Dywidag 27
16 Ancoragem ativa tipo MTAI 28
17 Detalhe da ancoragem ativa tipo MTAI 28
18 Ancoragem ativa tipo MTC 28
19 Detalhe da ancoragem ativa tipo MTC 28
20 Ancoragem ativa tipo PTC 28
21 Detalhe da ancoragem ativa tipo PTC 28
22 Esquema de ancoragem ativa protenso no aderente 29
23 Ancoragem passiva tipo ST 29
24 Detalhe da ancoragem passiva tipo ST 29
25 Ancoragem passiva tipo U 30
26 Detalhe da ancoragem passiva tipo U 30
27 Ancoragem passiva protenso no aderente 30
28 Detalhe da ancoragem passiva protenso no aderente 30
29 Placa de ancoragem da protenso tipo Dywidag 31
30 Porca sextavada da protenso tipo Dywidag 31
31 Ancoragem inferior da passarela da UFAL 31
32 Ancoragem superior da passarela da UFAL 31
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
X
33 Ancoragem de ligao tipo MTG 32
34 Detalhe da ancoragem de ligao tipo MTG 32
35 Ancoragem de ligao tipo Z 32
36 Detalhe da ancoragem de ligao tipo Z 32
37 Esquema de entrada de calda de cimento 33
38 Variedade de dimetros das bainhas 33
39 Esquema da utilizao de um macaco hidrulico 34
40 Utilizao de um macaco hidrulico em protenso aderente 34
41 Utilizao de um macaco hidrulico em um sistema no
aderente 35
42 Macaco hidrulico de um sistema no aderente 35
43 Pista de protenso 35
44 Comparativo na utilizao de ao para protenso em
pavimentos e radiers, nos Estados Unidos e Canad, em toneladas por ano
38
45 Formas fixadas ao terreno, com as ancoragens ativas presas
a elas 40
46 Cabos prontos para envio obra, j com uma ancoragem
firmemente fixada 41
47 Radier pronto para concretagem 42
48 Detalhe das ancoragens no radier 42
49 Escavao e nivelamento das valas 43
50 Base de alvenaria de tijolos 44
51 Alvenaria, forma, cinta e reatrro manual 44
52 Reatrro apiloado antes do contrapiso 45
53 Laje radier de casas 46
54 Preparo do terreno 46
55 Engrossamento das bordas e colocao de filme plstico
para isolamento 47
56 Cabos estendidos sobre o plstico, apoiados sobre pastilhas
de argamassa. 48
57 Alvenaria sobre a laje protendida 48
58 Cabos colocados nas nervuras cavadas no terreno 49
59 Detalhe das ancoragens em nicho 49
60 Montagem das cordoalhas na laje de um edifcio de 14
pavimentos 50
61 Montagem das cordoalhas na laje de um edifcio de 25
pavimentos 51
62 Aeroporto Afonso Pena Curitiba PR 52
63 Programa de arrendamento familiar PAR Residencial Ilha
Vitria 53
64 Preparao do terreno 54
65 Colocao dos cabos sobre o filme plstico 54
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
XI
66 Colocao das pastilhas de argamassa 55
67 Concretagem da laje 55
68 Execuo das instalaes hidrulicas 56
69 Aplicao da protenso 56
70 Verificao da protenso aplicada 57
71 Execuo da alvenaria 57
72 Elementos do radier de concreto 59
73 Modelo de molas adotado para o dimensionamento 60
74 Prova de carga esttica para determinao do Mdulo de
Reao de Westergaard 60
75 Planta baixa do Residencial Ilha Vitria em Macei 75
76 Modelo para anlise do radier 76
77 Carregamento distribudo 76
78 Detalhe da faixa de largura b 78
79 Ponto de aplicao da fora de protenso 78
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
XII
LISTA DE TABELAS
Tabela Descrio Pgina
01 Caractersticas bsicas dos sistemas de protenso aderente
e no aderente 17
02 Escolha do tipo de protenso NBR-7197 22
03 Consumo de ao em estruturas protendidas nos Estados
Unidos e Canad em toneladas por ano 36
04 Correlao entre valores de CBR e k do subleito 61
05 Relao entre o tipo de solo e a capacidade de suporte 62
06 Coeficiente de recalque k para suba-base granular e solo-
cimento 62
07 Coeficiente de recalque k para sub-bases de solo melhorado
com cimento e de concreto rolado 63
08 Valores de EC em funo da resistncia compresso
Eurocode EC 2 68
09 Valores de EC obtidos com as Normas Brasileiras 68
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
XIII
LEGENDA DE SMBOLOS
i Tenso devida o carregamento no interior da placa
Ml,i Momento da carga linear no interior da placa
W Mdulo de resistncia da seo
b Largura da faixa
h Espessura da placa
p Carga linearmente distribuda
k Mdulo de reao do conjunto subleito e sub-base
G Fora aplicada no ensaio
A rea da superfcie da placa
q Carga linearmente distribuda
EC Mdulo de deformao longitudinal secante do concreto
fck Tenso caracterstica do concreto compresso
cb Tenso devida o carregamento no canto e na corda da placa
Ml,cb Momento da carga linear no canto e na borda da placa
Coeficiente de Poisson (0,20 para o concreto)
t Tenso devida a variao de temperatura
Coeficiente de dilatao trmica
T Gradiente trmico
F1 Fora de protenso devida s aes externas
e Excentricidade da fora de protenso em relao ao eixo da pea
AC rea de concreto da seo transversal
Fat Fora equivalente de atrito por metro de largura
Coeficiente de atrito da camada deslizante
Peso especfico do concreto
L Comprimento da faixa
pi Tenso na armadura na sada do macaco
ptkf Tenso caracterstica de ruptura do ao
pykf Tenso caracterstica de escoamento (convencional) do ao
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
XIV
PA rea da seo transversal de uma cordoalha
X Distncia entre o ponto de aplicao da fora e a ancoragem
1 Coeficiente de perda devido curvatura (0,07 rad-1)
F Fora a uma distncia da cravao
Comprimento de influncia da perda na cravao
FP0 Fora efetiva de trao na cordoalha
c Perda por cravao das cunhas
EP Mdulo de elasticidade do ao
n Perda por unidade de comprimento de cabo
N Nmero de cordoalhas a serem usadas na faixa
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
XV
RESUMO
A utilizao de armaduras de protenso para a construo de
pisos e pavimentos de concreto tem enorme interesse quando a
existncia de juntas indesejvel, seja por convenincia de utilizao
ou por imposio tcnica e caractersticas particulares do solo.
A protenso aplicada normalmente em duas direes. O seu
uso , sobretudo indicado para os casos em que iro existir cargas
mveis de roda de veculos, aeronaves ou veculos industriais. Existem
tambm pavimentos que so executados para suportar cargas lineares
de alvenarias, concentradas oriundas de pilares e uniformemente
distribudas por unidade de rea, como o caso de fundaes de
residncias e edifcios.
Este tipo de fundao cobre uma rea igual projeo da
edificao acrescida de uma pequena largura adicional usada para
melhorar o comportamento do conjunto estrutura e solo.
Estes pavimentos deformam-se acompanhando os movimentos
e deformaes do solo. Estas deformaes diferenciais entre sees ao
longo do piso so as responsveis pelo aparecimento de tenses de
trao que devem ser eliminadas pela fora introduzida pela protenso.
Este trabalho apresenta as tcnicas de protenso, normalizao,
definies bsicas, materiais, exemplos de obras e um roteiro para o
pr-dimensionamento de uma laje tipo radier. Desta forma, ao
apresentar os estudos na rea e suas aplicaes pode-se observar
suas vantagens e a viabilidade econmica.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
1
1 INTRODUO
1.1 CONSIDERAES INICIAIS
A tecnologia do concreto protendido, em Alagoas, foi empregada
inicialmente na execuo de obras de arte, como: pontes, estdio de futebol e
em pilares de um cais. Segundo FREITAS (2000) est tecnologia foi retomada
na execuo de pavimentos de edifcios residenciais em Macei. Mais
recentemente foi identificada a utilizao desta tecnologia tambm em projetos
de fundaes do tipo radier, que no so comuns em Alagoas, apesar de j
terem sido empregadas, o que despertou pela necessidade deste estudo.
A protenso quando aplicada fundao tipo radier, em comparao a
placa de concreto convencional, oferece uma alternativa tecnicamente superior
resultando numa reduo considervel da espessura que leva a reduo do
consumo de concreto. O trabalho adquire relevncia pelo fato de relatar o uso
da tecnologia da aplicao da protenso em fundaes tipo radier na
Construo Civil Alagoana.
1.2 OBJETIVOS
Este trabalho se prope a apresentar informaes e caractersticas do
mtodo construtivo, que por sua vez tem ganhado espao na construo civil.
Assim sendo, torna-se uma bibliografia til a estudantes e profissionais das
reas de Engenharia Civil e Arquitetura, onde podero obter parmetros de
carter tcnico.
Especificamente, fornecer embasamento terico e cientfico que
possam divulgar o sistema de protenso, modificando paradigmas que limitam
a capacidade de criao e impedem a evoluo natural da tecnologia. Para tal
este trabalho se prope a demonstrar a competitividade sendo feita anlise
global do empreendimento, e no somente dos insumos.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
2
1.3 APRESENTAO
O trabalho est estruturado em 7 captulos, iniciado por uma introduo
que procura enfatizar a importncia do tema proposto, objetivos e uma
apresentao do contedo.
No captulo 2 apresentam-se consideraes de carter geral sobre
protenso, qual sua idia e implicaes quando aplicada ao concreto.
Apresenta tambm um desenvolvimento do concreto protendido e definies
normativas utilizadas.
O captulo 3 apresenta os diferentes tipos de protenso que podem ser
utilizados, quanto ocasio, seja pr-trao ou ps-trao, quanto aderncia
onde so apresentadas as caractersticas bsicas do sistema aderente e no
aderente e quanto ao grau de protenso, onde se verifica a possibilidade de se
ter a protenso completa, limitada ou parcial dependendo do nvel de
agressividade do ambiente.
O captulo 4 apresenta os diferentes sistemas de protenso e a
necessidade de se ter materiais de boa qualidade, apresentando os diferentes
tipos de fios, barras, cordoalhas e ancoragens para protenso. Apresenta
tambm os equipamentos necessrios para a aplicao da protenso no
concreto.
No captulo 5 dada uma abordagem geral sobre a aplicao da
protenso em lajes tipo radier, onde se pode ver um histrico a respeito do
consumo de ao em estruturas protendidas, nos Estados Unidos e Canad, em
diferentes aplicaes, como: pontes, edifcios, fundaes (Radier), etc. Este
captulo apresenta tambm um comparativo na execuo de fundaes de
casas utilizando o mtodo tradicional e a protenso em fundaes tipo radier,
alm de mostrar a aplicao da tecnologia da protenso em pisos industriais e
pistas de aeroportos. Por fim, apresenta uma seqncia de fotos da execuo
de uma obra na cidade de Macei, onde foram utilizadas fundaes tipo radier
em concreto protendido.
O captulo 6 apresenta as consideraes gerais para o
dimensionamento de radiers em concreto protendido, tais como a
caracterizao dos principais elementos constituintes (subleito, sub-base,
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
3
camada deslizante e a placa de concreto) e tambm os procedimentos para um
pr-dimensionamento, como a determinao da fora de protenso necessria
e a fora efetiva de trao em cada cordoalha, por fim apresenta um exemplo
de dimensionamento de uma laje tipo radier. No captulo 7 so feitas as
consideraes finais a respeito do trabalho.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
4
2 CONSIDERAES INICIAIS SOBRE PROTENSO
2.1 DEFINIES BSICAS
So apresentadas algumas definies bsicas. De acordo com a
Norma Brasileira NBR-7197 Projeto de Obras de Concreto Protendido (esta
norma ser absorvida pela reviso da Norma Brasileira de Projeto de
Estruturas de Concreto NBR 6118 NB1 em processo de reviso), tem-se:
Pea de concreto protendido aquela que submetida a um sistema
de foras especialmente e permanentemente aplicadas, chamadas foras de
protenso e tais que, em condies de utilizao, quando agirem
simultaneamente com as demais aes, impeam ou limitem a fissurao do
concreto
A armadura de protenso constituda por fios ou barras, feixes
(barras ou fios paralelos) ou cordoalhas (fios enrolados), e se destina
produo das foras de protenso. Denomina-se cabo a unidade da armadura
de protenso considerada no projeto. A armadura de protenso tambm
designada por armadura ativa.
Armadura passiva qualquer armadura no utilizada para produzir
foras de protenso.
Concreto protendido com aderncia inicial (armadura de protenso
pr-tracionada) aquele em que o estiramento da armadura de protenso
feito utilizando-se apoios independentes da pea, antes do lanamento do
concreto, sendo a ligao da armadura de protenso com os referidos apoios
desfeita aps o endurecimento do concreto, a ancoragem no concreto realiza-
se s por aderncia.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
5
Concreto protendido com aderncia posterior (armadura de protenso
ps-tracionada) aquele em que o estiramento da armadura de protenso
realizado aps o endurecimento do concreto, utilizando-se, como apoios,
partes da prpria, criando-se posteriormente aderncia com o concreto de
modo permanente.
Concreto protendido sem aderncia (armadura de protenso ps-
tracionada) aquele obtido como no caso anterior, mas em que, aps o
estiramento da armadura de protenso, no criada aderncia com o
concreto.
2.2 A IDIA DE PROTENSO
A protenso um artifcio que consiste em introduzir numa estrutura
um estado prvio de tenses capaz de melhorar sua resistncia ou seu
comportamento, sob diversas condies de carga. O efeito favorvel de um
estado prvio de tenses pode ser ilustrado em diversos exemplos.
Uma fila de tijolos ou livros no pode se apoiar em dois pontos
extremos, porque a resistncia flexo depende da mobilizao de tenses de
trao que no podem existir entre dois livros. Se for aplicado, entretanto, com
as mos, uma fora de compresso na fila de livros, pode-se levant-la,
funcionando a mesma como uma viga. A protenso produzida pelos
estudantes, mostrada na figura 01, melhorou o comportamento do sistema,
permitindo o seu funcionamento como viga.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
6
Na figura 02, tem-se um barril de madeira com percintas metlicas.
Quando as percintas so apertadas elas comprimem as peas de madeira que
compem o barril, criando assim um estado de compresses, que permite
resistir s tenses perifricas produzidas pela presso interna do lquido. As
percintas e as peas do barril foram assim protendidas antes de o barril receber
sua carga.
As rodas de madeira das antigas carroas eram reforadas com aros
metlicos externos, colocados com aquecimento prvio (figura 03). Com
esfriamento do aro metlico, ele fica sob tenso, comprimindo a estrutura de
madeira da roda.
Figura 02 Barril com percintas
(HANAI, 1998)
Figura 03 Roda de carroa (HANAI, 1998)
Figura 1 Exemplo da protenso em livros
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
7
Uma roda de bicicleta, figura 04, consta de um aro externo e de um
anel interno, ligados por fios de ao sob tenso. Graas ao estado prvio de
tenses de trao, os fios podem transmitir a fora aplicada no arco externo.
Se no houvesse as traes previamente aplicadas, os fios sujeitos
compresso sofreriam flambagem.
Na figura 05, pode ser visto um elemento estrutural, formado por uma
viga de madeira, um pontalete e um tirante. Esticando-se os tirantes, criam-se
os esforos indicados na figura 06, resultando no pontalete um esforo de
baixo para cima que auxilia a viga a resistir s cargas transversais.
Figura 05 Refeitrio Universitrio da UFAL (FREITAS, 2000)
Figura 04 Esquema da roda de bicicleta (HANAI, 1998)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
8
A protenso tem encontrado inmeras aplicaes estruturais,
associada ao ao, madeira, concreto e outros materiais. O material mais
adequado em aplicaes prticas tem sido o concreto protendido, por razes
tcnicas e econmicas.
2.3 A PROTENSO APLICADA AO CONCRETO
O concreto resiste bem compresso. Resistncias na faixa de 10
MPa a 50 MPa so correntemente utilizadas. Sua resistncia trao ,
entretanto, pequena, da ordem de 10% da de compresso, e por exemplo, uma
falha construtiva, associada ao efeito de retrao do concreto, pode provocar
uma fissura, que elimina a resistncia trao do concreto, mesmo antes de
atuar qualquer carga. Devido a sua natureza, em geral se despreza nos
clculos, a resistncia trao do concreto. (PFEIL, 1980)
O ao um material mais caro que o concreto, porm de elevada
resistncia compresso e trao.
No concreto armado convencional, utiliza-se o ao para absorver os
esforos de trao, cabendo ao concreto resistir aos esforos de compresso e
cisalhamento. A combinao concreto-ao fisicamente possvel pelas razes
seguintes:
o concreto adere bem superfcie do ao, a aderncia mtua obriga os dois
materiais a trabalharem simultaneamente sob ao de uma carga;
o concreto e o ao tm aproximadamente o mesmo coeficiente de dilatao
trmica;
Figura 06 Esquema de elementos e aes das vigas do refeitrio da UFAL (FREITAS, 2000)
Pontalete Tirante
Viga de madeira
Resultante no pontalete
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
9
o concreto protege o ao contra corroso.
Na figura 07, v-se um elemento estrutural de concreto armado
convencional com comprimento (l) de 3.85 m, sujeito a um carregamento
distribudo (p) de intensidade 10 kN/m, onde produz no meio do vo, regio
mais solicitada, um momento fletor mximo Mmx que calculado pela
expresso: 8
lp 2.
Admitindo-se diagrama linear de tenses no concreto, verifica-se que o
momento Mmx produz as tenses s e t, compresso e trao,
respectivamente, conforme apresentado na figura 08. Logo, a seo da pea
dividida em duas regies, comprimida e tracionada, esta ltima onde se
combatem as fissuras atravs da adio das armaduras.
Figura 07 Esquema do carregamento distribudo e diagrama de momento fletor
(Calculado com o FTOOL 2.10)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
10
Ao melhorar progressivamente as caractersticas dos materiais
(resistncias mais elevadas), haver uma capacidade maior de carga til da
seo. Contudo, com tenses elevadas da armadura, aumenta a abertura das
fissuras do concreto, diminuindo a eficincia da proteo do ao contra a
corroso. A fissurao limita, assim, o campo de aplicao do concreto
armado, no permitindo aproveitar os materiais de elevada resistncia que a
indstria atualmente produz em condies econmicas.
O artifcio da protenso, aplicado ao concreto, consiste em introduzir
esforos que anulem ou limitem drasticamente as tenses de trao do
concreto, de modo a eliminar a abertura das fissuras como condio
determinante do dimensionamento da viga.
Dentre os diversos processos utilizados, na prtica, para se realizar a
protenso do concreto feito com auxlio de cabos de ao tracionados e
ancorados no prprio concreto. As ancoragens dos cabos garantem a
permanncia da protenso. Na figura 09, observa-se uma viga com armadura
de cabos tracionados e ancorados no concreto, indicando os esforos P
transmitidos ao concreto pelas ancoragens.
SS W
M
II W
M
Figura 08 Diagrama de tenses na laje
Concreto Comprimido
Concreto Tracionado
Linha Neutra N
h
b
+
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
11
Pelo princpio da superposio de efeitos, eliminam-se as tenses de
trao, obtendo uma pea totalmente comprimida. O que, obviamente,
propiciar um maior aproveitamento das caractersticas mecnicas do conjunto,
assim eliminando as fissuras indesejadas.
2.4 O DESENVOLVIMENTO DO CONCRETO PROTENDIDO
O desenvolvimento dos materiais estruturais pode ser descrito por trs
colunas, como mostrado na figura 10. A coluna 1 mostra materiais resistentes
compresso, comeando com rochas e tijolos, at a origem do concreto e mais
recentemente, concreto de alto desempenho. Para materiais resistentes
trao, o bambu era de uso popular, e cordas, ento barras de ferro e ao, at
ao de alta resistncia. A coluna 3 indica materiais que resistem tanto trao
quanto compresso, ou seja, flexo. A madeira foi bastante utilizada, at o
AP
IS
Figura 09 Esquema de protenso e diagrama de tenses da flexo, protenso e superposio
P P
Diagrama de Tenses
+
+ =
Flexo Protenso Final
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
12
surgimento do ao estrutural, posteriormente o concreto armado e finalmente
concreto protendido foi desenvolvido, (LIN, 1982).
A principal diferena entre o concreto armado e o concreto protendido
o fato que o concreto armado combina concreto e barras de ao, por aderncia
permitindo ento uma ao conjunta de suas propriedades. Concreto
protendido, por outro lado, combina concreto de resistncias mais elevadas
com ao de alta resistncia, de maneira ativa, isto alcanado atravs da
trao do ao aplicada ao concreto, deixando assim o concreto em
compresso. Esta combinao ativa resulta em uma melhor combinao do
comportamento dos dois materiais (LIN, 1982). Pode-se dizer que o concreto
protendido uma combinao ideal de dois materiais modernos de alta
resistncia, cada um sendo solicitado na sua caracterstica marcante.
O desenvolvimento histrico de concreto protendido na verdade
comeou de uma maneira diferente quando s era pretendido que a protenso
criasse compresso permanente em concreto para melhorar sua resistncia
trao. Depois ficou claro que aquela protenso no ao tambm era essencial
para uma utilizao eficiente de ao de elevada resistncia. Protenso quer
dizer a criao intencional de tenses permanentes em uma estrutura ou
MATERIAISRESISTENTES
COMPRESSO
COMBINAO
PASSIVA
COMBINAO
ATIVA
PEDRAS
TIJOLOS
MADEIRASBAMBUS
MADEIRAS
CONCRETO AO
ESTRUTURAL
BARRAS DE FERRO
FIOS DE AO
CONCRETO
ARMADO
CONCRETO DE
ALTO DESEMPENHO
AO DE ALTA
RESISTNCIA
CONCRETO
PROTENDIDO
MATERIAISRESISTENTES
TRAO
MATERIAIS RESISTENTES TRAO E
COMPRESSO
Figura 10 Evoluo do concreto protendido (LIN, 1982)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
13
elementos, com a finalidade de melhorar seu comportamento e resistncia sob
vrias condies de servio.
As primeiras experincias com concreto protendido datam do final do
sculo passado. Constatada a fraca resistncia do concreto trao, tentou-se
eliminar as tenses de trao no concreto, comprimindo-o com armaduras de
ao doce, tracionadas e ancoradas na prpria viga.
Os efeitos imediatos dessas protenses foram excelentes, porm as
perdas retardadas, causadas por retrao e deformao lenta do concreto,
praticamente anularam a protenso das barras, de modo que, aps alguns
meses, as peas ensaiadas fissuraram como concreto armado comum.
Coube ao engenheiro francs Eugene Freyssinet (1879-1962), em
1928, a introduo do ao duro para realizar as protenses (LIN, 1982). Esses
aos, em forma de arames trefilados, tm resistncia ruptura de 1500 MPa a
1800 MPa, podendo ser tracionados e ancorados sob uma tenso de 1100
MPa a 1200 MPa. Utilizando-se tenses dessa ordem, as perdas retardadas de
200 MPa a 250 MPa representam aproximadamente 20% da tenso inicial
ancorada. Assim, subtradas as perdas retardadas, restam tenses finais
efetivas de 850 MPa a 1000 MPa, nos cabos protendidos, o que constitui uma
condio eficiente e econmica para o emprego desse material.
As primeiras aplicaes prticas dos fios de ao duro foram feitas por
Hoyer na Alemanha. O sistema Hoyer consiste em esticar os fios com auxlio
de dois apoios independentes, lanando-se o concreto, cortam-se os fios que
se ancoram na pea por aderncia. Este sistema, chamado de armadura pr-
tracionada, prtico para instalaes fixas.
A primeira ponte em concreto protendido foi a de Que, na Alemanha,
projetada por Dischinger (1936). A protenso era feita com barras de ao
externas s vigas, ancoradas com rosca e porca. Trata-se, assim, de uma obra
com cabo externo no aderente, semelhante a uma viga armada.
O emprego corrente de concreto protendido nas obras tornou-se
possvel com o lanamento de ancoragens e equipamentos especializados
para protenso, por Freyssinet (1939) na Frana e Magnel (1940) na Blgica.
Aps a 2 Guerra Mundial, os pases europeus utilizaram em larga
escala o concreto protendido, para reconstruo das suas pontes.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
14
Na Frana, a figura mais importante foi a de Eugene Freyssinet, que
utilizou sua famosa ancoragem em um grande nmero de obras, contribuindo
para a difuso do concreto protendido em todo mundo.
Na Alemanha, destacaram-se os nomes de Finsterwalder e Leonhardt.
Ulrich Finsterwalder, trabalhando para a firma Dickerhoff-Widmann,
desenvolveu as construes em balano progressivo, construindo vrias obras
de grande vos, sendo a protenso feita com barras. Fritz Leonhardt
desenvolveu um sistema de cabos concentrados de grande capacidade,
ancorados em blocos de concreto. A protenso se faz com macacos
hidrulicos, que afastam os blocos, esticando os cabos.
No Brasil, a primeira ponte em concreto protendido foi a do Galeo, no
Rio de Janeiro (1948), em vigas pr-moldadas com o sistema Freyssinet (LIN,
1982).
Nas dcadas de 1950 e 1960, a utilizao do concreto protendido
experimentou enorme expanso, sendo hoje um dos mais importantes
sistemas construtivos. Dezenas de processos de protenso e ancoragem foram
desenvolvidos por diversas firmas em vrias partes do mundo. A arte e o
engenho dos tcnicos encontraram campo frtil no problema mecnico de
esticar e ancorar cabos de ao, em associao com vigas de concreto.
Na dcada de 1970, firmou-se a preferncia por cabos de protenso
internos, constitudos por cordoalhas ancoradas individualmente por meio de
cunhas. Este sistema tornou-se o mais competitivo, por permitir a construo
de cabos de grande capacidade (da ordem de 200 tf a 600 tf), colocando-se
diversas cordoalhas no interior de uma bainha metlica de dimetro adequado.
O concreto protendido foi, inicialmente, considerado como um material
de caractersticas prprias, diferentes do concreto armado convencional. Os
ensaios mostraram, entretanto, que, aps a fissurao do concreto, o
comportamento das vigas protendidas era anlogo ao de vigas em concreto
armado. A resistncia ruptura dos dois tipos de vigas obedece, tambm, a
leis fsicas similares.
Posteriormente, o concreto protendido e o concreto armado foram
considerados como o mesmo material, acrescentando-se, no primeiro caso, um
esforo de compresso que melhora o comportamento da pea.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
15
Segundo (CAUDURO & LEME, 1999), para possibilitar a introduo da
utilizao da cordoalha engraxada e plastificada para a protenso, foram feitas
diversas visitas obras, escritrios de clculo, fornecedores e empresas de
protenso nos Estados Unidos.
Graas a essas visitas houve um despertar de empreendedores e
projetistas estruturais para a utilizao da protenso onde antes no era
imaginada, e o resultado disso a presena atual de edifcios residenciais sem
vigas em diversos pontos do pas, surgimentos de novas empresas de
protenso, novos fornecedores de acessrios e macacos modernos presentes
no mercado, vislumbrando as novas oportunidades, assim se apresenta hoje a
protenso em sua mais moderna forma. Desta forma a construo civil tem
buscado a racionalizao dos processos, procurando cada vez mais sua
otimizao.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
16
3 TIPOS DE PROTENSO
Quanto classificao dos sistemas de protenso, pode-se classificar
os sistemas de protenso com respeito existncia ou no de aderncia entre
concreto e armadura ativa, quanto a ocasio em que ela se processa e,
tambm, quanto ao grau de protenso, isto , com relao quantidade de
armadura ativa e ao nvel dos efeitos da protenso que so impostos em
projeto para se controlar a fissurao.
3.1 QUANTO ADERNCIA
3.1.1 SEM ADERNCIA
A protenso sem aderncia feita sem a utilizao de bainha metlica
e com a utilizao de cordoalhas engraxadas e plastificadas. A proteo
plstica destas cordoalhas serve como bainha.
A protenso sem aderncia empregada em alguns casos especiais,
como por exemplo em fundaes tipo radier, com armadura ps-tracionada,
isto , a armadura ativa tracionada aps a execuo da pea de concreto.
A inexistncia de aderncia refere-se somente a armadura ativa, uma
vez que a armadura passiva (frouxa) sempre deve estar aderente ao concreto.
Utilizam-se macacos hidrulicos de pequeno porte para o tracionamento das
cordoalhas. Estas so fornecidas em forma de rolos, onde so protegidas,
contra corroso, por uma capa plstica e graxa.
3.1.2 COM ADERNCIA
A aderncia pode ser feita inicialmente, sem a utilizao de bainha
metlica, ou posteriormente com a bainha.
Quando h necessidade de protenso de alta densidade, como o
caso de pontes, viadutos e vigas de grandes vos, a protenso aderente surge
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
17
como uma opo tecnicamente vantajosa. Nesta modalidade de concreto
protendido, o cabo fica isolado de concreto por meio da bainha metlica; aps
a protenso h necessidade de injetar nata de cimento para o completo
preenchimento da bainha. Esta injeo restabelece a aderncia concreto/ao.
As cordoalhas ficam aderidas pasta de injeo que, por meio das
bainhas corrugadas, aderem ao concreto da pea estrutural, impedindo o
movimento relativo entre as cordoalhas e o concreto. As cordoalhas dividem
espao dentro de uma mesma bainha e de uma s ancoragem multicordoalha.
So normalmente protendidas simultaneamente por um s macaco de
protenso. Contudo se deve ter bastante cuidado para que a bainha seja
completamente preenchida com a pasta de cimento, sem deixar vazios. Estes
vazios impedem que a cordoalha trabalhe totalmente pela falta de aderncia
em algumas partes da pea. A tabela 01 apresenta as caractersticas bsicas
dos sistema aderente e no aderente.
TABELA 01 - Caractersticas bsicas dos sistemas de protenso aderente e no aderente
Sistema aderente Sistema no aderente
Usa bainha metlica para at quatro cordoalhas por bainha, em trechos de 6 m com luvas de emenda e vedao
Sem bainha metlica. As cordoalhas vm de fbrica com graxa e bainha contnua.
O manuseio (enrolar e desenrolar) feito com quatro cordoalhas ao mesmo tempo (aproximadamente 3,2 kg/m).
O manuseio feito com uma cordoalha por vez (O,88 kg/m).
Concretagem cuidadosa para evitar danos bainha metlica (abertura da costura helicoidal).
Concretagem sem maiores cuidados, pois a bainha plstica de PEAD resistente aos trabalhos de obra.
Usa macaco de furo central que precisa ser enfiado pela ponta da cordoalha (aproximadamente 50 cm da face do concreto).
Usa macaco de dois cilindros que se apia na cordoalha junto face do concreto.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
18
A protenso feita em quatro nveis de presso hidrulica, seguidos das respectivas leituras de alongamento, correo da tabela e medida da perda por acomodao da ancoragem.
A protenso feita em uma s elevao de presso, pois no h retificao da cordoalha (bainha justa), e no h possibilidade de cabos presos por pasta.
Exige lavagem das cordoalhas por dentro para diluio de eventual pasta de cimento que poderia ter entrado e prendido as cordoalhas.
Lavagem desnecessria.
A gua deve ser retirada por ar comprimido antes da injeo, para no haver diluio da pasta.
Medida desnecessria
Usa cimento em sacos para preparo da pasta de injeo, feito com misturador eltrico. A injeo feita por bomba eltrica.
No necessria.
Fonte: Belgo-Mineira
3.2 QUANTO OCASIO DA PROTENSO
3.2.1 PR-TRAO
No sistema com armadura pr-tracionada os fios de ao so esticados
e ancorados em suportes provisrios, o concreto da pea lanado
diretamente sobre os fios, estabelecendo-se aderncia. Aps o endurecimento
do concreto, cortam-se os fios dos suportes provisrios. A ancoragem se faz
por aderncia entre os cabos e o concreto.
3.2.2 PS-TRAO
No sistema com armadura ps-tracionada, o esticamento dos cabos
feito aps o endurecimento do concreto, utilizando a prpria pea como apoio
definitivo para ancoragem do cabo. Os elementos essenciais desse sistema
so: a pea de concreto, o cabo de ao e as ancoragens. Os macacos atuam
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
19
nos pontos, onde prendem os cabos e se apiam na pea. Aps o esticamento,
os cabos so ancorados definitivamente, ficando sob tenso. Os macacos
hidrulicos so ento retirados.
3.3 QUANTO AO GRAU DE PROTENSO
Quanto ao grau de protenso, isto , com relao quantidade de
armadura ativa e a intensidade dos efeitos da protenso que so impostos em
projeto para se controlar a fissurao, tambm se adotam algumas definies.
Os termos da definio de pea de concreto protendido da NBR-7197
fissurao impedida ou limitada j sugerem a possibilidade de diversos
graus de protenso (HANAI, 1998).
A NBR-7197 define os seguintes graus de protenso:
Os tipos de protenso relacionam-se com os estados limites de
utilizao referentes fissurao: a protenso pode ser completa, limitada ou
parcial, de acordo com as definies dadas a seguir:
3.3.1 PROTENSO COMPLETA
Existe protenso completa quando se verificam as duas condies
seguintes:
para as combinaes freqentes de aes, previstas no projeto,
respeitado o estado limite de descompresso (item 6.2.1 da NBR-7197)
ressalvada a exceo de que trata o fim de 4.2 (NBR-7197);
para as combinaes raras de aes, quando previstas no projeto,
respeitado o estado limite de formao de fissuras.
O item 4.2 (NBR-7197) trata a escolha do tipo de protenso, a ser
apresentada mais adiante. No final deste item trata-se de uma exceo aberta
para o caso de protenso completa em peas protendidas com aderncia
inicial.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
20
No item 6.2.1 a NBR-7197 define estado limite de descompresso,
como sendo o estado no qual em um ou mais pontos da seo transversal a
tenso normal nula, no havendo trao no restante da seo.
Em outras palavras, se for considerado uma seo transversal
inteiramente comprimida, ou seja, o centro de presso atuando no interior do
ncleo central da seo, e o paulatino acrscimo de esforos que provoca
tenses de trao, h uma situao em que um dos pontos da seo
transversal tem tenso nula e qualquer acrscimo de esforos passa a produzir
tenses de trao. A seo inicialmente comprimida vai sendo descomprimida
at se atingir o estado limite de descompresso, o que significa que o centro de
presso atingiu algum limite do ncleo central da seo.
3.3.2 PROTENSO LIMITADA
Existe protenso limitada quando se verificam as duas condies
seguintes:
para combinaes quase-permanentes de aes, previstas no
projeto, respeitado o estado limite de descompresso (6.2.1, NBR-7197);
para as combinaes freqentes de aes, previstas no projeto, e
respeitado o estado limite de formao de fissuras (6.2.2, NBR-7197).
3.3.3 PROTENSO PARCIAL
Existe protenso parcial quando se verificam as duas condies
seguintes:
para as combinaes quase-permanentes de aes, previstas no
projeto, respeitado o estado limite de descompresso (6.2.1, NBR-7197);
para as combinaes freqentes de aes, previstas no projeto,
respeitado o estado limite de abertura de fissuras (6.2.3, NBR-7197), com
w0,2 mm.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
21
Como se pode notar, os trs tipos de protenso (completa, limitada e
parcial) referem-se a graus de protenso, os quais esto associados a tipos de
combinaes de aes, definidos na NBR-8681 Aes e Segurana nas
Estruturas.
Na protenso completa, no se admitem tenses normais de trao, a
no ser em casos excepcionais como o de combinaes raras de aes (que
podem ocorrer no mximo algumas horas durante a vida til da pea),
extremidades de peas protendidas com aderncia inicial, fases transitrias de
execuo (nas quais existe superviso tcnica de profissional habilitado).
bom sempre salientar que refere-se as tenses normais, decorrentes
da flexo. Sempre podero ocorrer tenses de trao oriundas do
cisalhamento, da toro, ou tenses indiretas de trao, como por exemplo,
nas zonas de ancoragem.
Na protenso limitada, admitem-se tenses de trao, porm sem
ultrapassar os estado limite de formao de fissuras, sendo que com
combinaes quase-permanentes de aes como por exemplo com peso
prprio, protenso e cargas acidentais de longa durao (alvenaria,
equipamentos fixos, empuxos, etc.) deve-se respeitar o estado limite de
descompresso.
J no caso de protenso parcial, admite-se fissurao com abertura
mxima caracterstica de fissuras de at 0,2 mm, respeitando-se, ainda, o
estado limite de descompresso no caso de combinaes quase-permanentes
de aes, o que garante que a pea, durante grande parte de sua vida til, no
apresenta fissuras abertas (isto , as fissuras podem se abrir com a atuao de
todas as aes, mas uma vez retiradas as aes variveis, de curta durao,
elas se fecham). O controle da fissurao neste caso garantido por meio de
armadura passiva.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
22
3.3.4 ESCOLHA DO TIPO DE PROTENSO
Quanto ao tipo de protenso a NBR-7197 estabelece:
Item 4.2.1 A escolha do tipo de protenso deve ser feita em funo
do tipo de construo e da agressividade do meio ambiente. Na falta de
conhecimento mais preciso das condies reais de cada caso, pode-se adotar
a seguinte classificao do nvel de agressividade do meio ambiente:
no agressivo, como no interior dos edifcios em que uma alta
umidade relativa somente pode ocorrer durante poucos dias por ano, e em
estruturas devidamente protegidas;
pouco agressivo, como no interior de edifcios em que uma alta
umidade relativa pode ocorrer durante longos perodos, e nos casos de
contacto da face do concreto prxima armadura protendida com lquidos,
exposio prolongada a intempries ou a alto teor de umidade;
muito agressivo, como nos casos de contacto com gases ou
lquidos agressivos ou com solo e em ambiente marinho.
Item 4.2.2 Na ausncia de exigncias mais rigorosas feitas por
normas peculiares construo considerada, a escolha do tipo de protenso
deve obedecer s exigncias mnimas da Tabela 02.
TABELA 02 Escolha do tipo de protenso NBR 7197
Nvel de agressividade do ambiente
Exigncias mnimas quanto ao tipo de protenso
Muito agressivo Protenso completa
Pouco agressivo Protenso limitada
No agressivo Protenso parcial
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
23
4 SISTEMAS DE PROTENSO
4.1 MATERIAIS UTILIZADOS
No concreto protendido h uma necessidade de controle maior nos
materiais, pois todos so utilizados, em suas caractersticas fundamentais, ao
limite. A capacidade de absorver os esforos depender de cada elemento, e
tambm sua durabilidade e vida til.
4.1.1 CONCRETO
O concreto a usar nas obras de concreto protendido obedece tcnica
j conhecida para as obras de concreto armado. Suas propriedades, assim
como seus modos de emprego, no apresentam propriamente novidades.
Contudo, no concreto protendido, h interesse em obter concretos de
altas resistncias (fck 35 MPa), pois estaro submetidos a altas cargas.
4.1.2 AO
Os aos para protenso so especificados na NBR 7482 (Fios de ao
para concreto protendido) e na NBR 7483 (Cordoalhas de ao para concreto
protendido).
Os aos para protenso, em forma de arames trefilados, tm
resistncia ruptura que variam de 1500 MPa a 1700 MPa, podendo ser
tracionados e ancorados sob uma tenso de 1100 MPa a 1200 MPa.
Utilizando-se tenses dessa ordem, as perdas retardadas de 200 MPa a 250
MPa representam aproximadamente 20% da tenso inicial ancorada. Assim,
subtradas as perdas retardadas, restam tenses finais efetivas de 850 MPa a
1000 MPa, nos cabos protendidos, o que constitui uma condio eficiente e
econmica para o emprego desse material.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
24
4.1.2.1 FIOS DE AO PARA PROTENSO
Pode-se introduzir foras externas ao concreto, atravs do
tracionamento de aos especiais de alto limite elstico. Este procedimento
quando aplicado antes do lanamento do concreto chama-se pr-trao. Os
fios para protenso so prprios para aplicao em peas de pequenas
dimenses ou quando a protenso precisa ser muito distribuda na pea. Por
seu menor dimetro e conseqente fora menor de protenso, os fios so
ideais para uso em telhas, vigotas para lajes, moures, lajes alveolares,
dormentes para estrada de ferro, etc. O tracionamento dos fios feito em
pistas longas, que permitem a fabricao de vrias peas simultaneamente.
(BELGO MINEIRA, 2002)
4.1.2.2 CORDOALHAS PARA PROTENSO ADERENTES
Pode-se introduzir foras no concreto tambm em ps-trao, quando
o tracionamento do ao feito aps o concreto ter adquirido a resistncia
especificada. As cordoalhas de dois, trs ou sete fios, no revestidas, so
utilizadas tanto em pr como em ps-trao. Telhas, vigas, tesouras, postes e
estacas, so produzidos em pistas de pr-trao. Pontes, viadutos,
reservatrios, tanques, piscinas, edifcios, etc., so feitos em ps-trao nos
prprios canteiros, colocando-se as cordoalhas agrupadas dentro de bainhas
(tubos) metlicas, as quais devem ser, depois de tracionadas as cordoalhas,
muito bem preenchidas com injeo de pasta de cimento. (BELGO MINEIRA,
2002)
4.1.2.3 CORDOALHAS ENGRAXADAS E PLASTIFICADAS PARA
PROTENSO - NO ADERENTES
Leves e de fcil manuseio, as cordoalhas so protegidas com graxa
inibidora da corroso (figura 11), tm bainha plstica continuamente extrudada
sobre a prpria cordoalha e so produzidas em rolos de at 12.000 metros
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
25
(figura 12). Por essas razes, representam uma grande evoluo na protenso,
principalmente em lajes de edifcios, pisos e radiers, ou sempre que a
protenso individual de cada cordoalha seja indicada, principalmente quando
for importante o uso de tracionamento com macaco hidrulico. A bainha
plstica facilita o trabalho na obra, as ancoragens so simples e o trabalho
descomplicado viabiliza construes com vos maiores que 4 metros.
Especificaes (BELGO MINEIRA, 2002):
- Caractersticas mecnicas iguais s das cordoalhas sem
revestimento.
- A graxa e o revestimento plstico (PEAD) seguem as
especificaes do Post-Tensioning Institute.
- O PEAD com espessura mnima de 1,0 mm, permite a livre
movimentao da cordoalha pelo seu interior e impermevel
gua.
Figura 11 Detalhe do cabo engraxado (BELGO MINEIRA 2002)
Figura 12 Rolos de cabos engraxados (BELGO MINEIRA, 2002)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
26
- Graxa com peso mnimo de 37 g/m e 44 g/m para cordoalhas de
12,70 mm e 15,20 mm respectivamente.
- Coeficiente de atrito ao/plstico c/ graxa: 0,06 a 0,07.
- Massa aproximada: 12,70 mm = 0,880 kg/m e 15,20 mm = 1,240
kg/m.
- Acondicionamento: em rolos sem ncleo, de 1,4 t a 2,8 t.
4.1.2.4 BARRAS TIPO DYWIDAG
A utilizao do varo roscado Dywidag e respectivos acessrios,
constitui atualmente a base da maioria dos esticadores de cofragem,
permitindo atravs de diferentes combinaes dos seus componentes, criar a
soluo mais indicada para cada situao.
O varo roscado Dywidag, conhecido normalmente sob a designao
de tige o elemento principal do esticador. A porca de unio utilizada em
situaes onde possvel e necessrio empalmar os vares roscados
Dywidag.
As figuras 13 e 14 apresentam o tige e a porca de unio deste tipo de
protenso e a figura 15 apresenta um exemplo da aplicao do tige com a
porca de unio na passarela da entrada do Campus principal da Universidade
Federal de Alagoas.
Figura 13 Tige da protenso tipo Dywidag (ASTECIL, 2002)
Figura 14 Porca de unio da
protenso tipo Dywidag (ASTECIL, 2002)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
27
4.1.3 ANCORAGENS
Os processos de protenso patenteados, em geral, diferem entre si
pelo tipo de ancoragem usado. A seguir, apresentamos os tipos de ancoragem
comumente mais utilizados.
4.1.3.1 ATIVAS
As ancoragens ativas so aquelas que prendem a armadura no
concreto aps a protenso. So colocadas no extremo da armadura onde se
aplica o macaco. Na ancoragem morta, como veremos adiante, a armadura
presa ao concreto antes da protenso.
Os principais tipos de ancoragem ativa, usados no Brasil so:
Figura 15 Aplicao da protenso tipo Dywidag
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
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4.1.3.1.1 EM PROTENSO ADERENTE
Para a ancoragem dos cabos em um sistema de protenso aderente
observam-se, como exemplos, devido a imensa variedade de tipos de
ancoragem, os apresentados a seguir da figura 16 a figura 21.
Figura 18 Ancoragem ativa tipo MTC (PROTENDE, 2000)
Figura 19 Detalhe da ancoragem ativa tipo MTC (PROTENDE, 2000)
Figura 20 Ancoragem ativa tipo PTC (PROTENDE, 2000)
Figura 21 Detalhe da ancoragem ativa tipo PTC (PROTENDE, 2000)
Figura 17 Detalhe da ancoragem ativa tipo MTAI (PROTENDE, 2000)
Figura 16 Ancoragem ativa tipo MTAI (PROTENDE, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
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4.1.3.1.2 EM PROTENSO NO ADERENTE
J possvel observar, em comparao aos exemplos anteriores, a
simplicidade de ancoragem no sistema no aderente (figura 22).
4.1.3.2 PASSIVAS
Ancoragem passiva a que fixa a armadura no concreto antes da
protenso, da figura 23 a figura 26, apresentam-se exemplos destas
ancoragens e seus esquemas.
4.1.3.2.1 EM PROTENSO ADERENTE
Figura 23 Ancoragem passiva tipo ST (PROTENDE, 2000)
Figura 24 Detalhe da ancoragem passiva tipo
ST (PROTENDE, 2000)
Figura 22 Esquema de ancoragem ativa protenso no aderente (PROTENDE, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
30
4.1.3.2.2 EM PROTENSO NO ADERENTE
Mais uma vez comparvel a diferena, apesar da grande variedade
de esquemas, tanto em um sistema quanto no outro (figura 27 e figura 28).
4.1.3.2.3 DYWIDAG
Placas de ancoragem so fabricadas em ao de elevada resistncia, e
podem ser usadas em conjunto com as porcas sextavadas e os turbilhes sem
base para distriburem a carga dos vares Dywidag sobre a cofragem.
Porcas sextavadas so porcas de ao ou de fundio, cuja utilizao
pode ser feita em conjunto com a placa ou separadamente.
As figuras 29 e 30 apresentam a placa de ancoragem e a porca
sextavada.
Figura 25 Ancoragem passiva tipo U
(PROTENDE, 2000)
Figura 26 Detalhe da ancoragem passiva tipo U (PROTENDE, 2000)
Figura 28 Detalhe da ancoragem passiva protenso
no aderente (RUDLOFF, 2000)
Figura 27 Ancoragem passiva
protenso no aderente (IMPACTO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
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Nas figuras 31 e 32 so mostradas as ancoragens inferiores (com a
placa e a rosca) e as superiores (s com a rosca) da protenso tipo dywidag na
obra da passarela da entrada do Campus principal da Universidade Federal de
Alagoas.
4.1.3.3 DE LIGAO
As ancoragens de ligao so empregadas quando necessrio que
um cabo seja ancorado em outro, em geral isto ocorre como uma emenda,
evitando a confeco de novos blocos de ancoragem, para realizar uma
ancoragem passiva (figura 33 a figura 36).
Figura 31 Ancoragem da parte inferior da passarela da UFAL
Figura 32 Ancoragem da parte superior da passarela da UFAL
Figura 29 Placa de ancoragem da protenso tipo Dywidag
(ASTECIL, 2002)
Figura 30 Porca sextavada da
protenso tipo Dywidag (ASTECIL, 2002)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
32
4.1.4 BAINHAS
As bainhas so utilizadas no processo de protenso aderente, ps-
tracionado, quando aps a execuo da pea, que contem internamente as
bainhas que envolvem o cabo, injetada calda de cimento, e aps o
endurecimento propicia a unio, aderncia, entre cabos e a pea. (figura 37)
As bainhas normalmente utilizadas tm costura e ondulaes
helicoidais. As do tipo flexvel, fabricadas com chapa preta (espessura
aproximada = 0,3 mm) destinam-se a cabos de capacidade pequena e mdia.
As semi-rgidas tm espessura de parede na ordem de 0,5 mm a 0,7 mm e
podem ser de chapa preta ou galvanizada. Bainhas de chapa galvanizada
proporcionam, com relao a bainhas comuns, diminuio das perdas por
atrito, permitindo uma reduo do peso das cordoalhas necessrias para se
atingir uma determinada fora ou a utilizao de grande comprimento de cabos
sem emenda, elas so fornecidas em diversos dimetros (figura 38).
Figura 33 Ancoragem de ligao tipo MTG (PROTENDE, 2000)
Figura 34 Detalhe da ancoragem de ligao tipo MTG (PROTENDE, 2000)
Figura 36 Detalhe da ancoragem de ligao tipo Z (PROTENDE, 2000)
Figura 35 Ancoragem de ligao tipo Z (PROTENDE, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
33
4.2 EQUIPAMENTOS
Para a fabricao e execuo dos elementos protendidos, tambm
notrio a imensa variedade de equipamentos a utilizar, contudo no se pode
afirmar que, levando em considerao cada sistema, necessrio grande
quantidade de equipamentos.
4.2.1 MACACOS HIDRULICOS
So os equipamentos responsveis pela aplicao da fora de
protenso nos cabos, ele preso ao cabo e estica o mesmo com uma fora
de intensidade previamente calculada considerando as diversas perdas de
protenso.
Mais uma vez pode-se comparar, agora em equipamentos, os sistemas
aderentes e no aderentes.
4.2.1.1 EM PROTENSO ADERENTE
Em geral como o sistema de protenso aderente utilizado em peas
que so solicitadas por grandes cargas, ou para vencerem grandes vos, por
exemplo grandes pontes, os macacos utilizados so tambm de grande porte.
Figura 37 Esquema entrada de calda
de cimento na (PROTENDE, 2000)
Figura 38 Variedade de dimetros das bainhas (PROTENDE, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
34
Observe-se o esquema da figura 39, onde a utilizao de um macaco
hidrulico, que pode representar satisfatoriamente, quanto ao princpio
hidrulico, os demais.
Quanto ao porte destes macacos, em exceo, so os macacos
utilizados para confeco de lajes moldadas in loco ou pr-moldadas, veja a
figura 40.
4.2.1.2 EM PROTENSO NO ADERENTE
A simplicidade dos macacos hidrulicos e a facilidade em seu
manuseio, como mostram as figuras 41 e 42, proporciona uma vantagem na
popularizao do sistema, tanto que hoje j crescente o nmero de empresas
que realizam este servio de protenso.
Figura 39 Esquema da utilizao
de um macaco hidrulico (RUDLOFF, 2000)
Figura 40 Utilizao de um macaco hidrulico em protenso
aderente (LAJIOSA, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
35
4.2.2 PISTA DE PROTENSO
As pistas de protenso so utilizadas na fabricao dos elementos pr-
moldados, so bem extensas com comprimento de 80 m a 200 m. Na figura 43
observa-se um exemplo que ilustra muito bem
Figura 41 Utilizao de um macaco hidrulico em um sistema no aderente
(FREITAS, 2000)
Figura 42 Macaco hidrulico de um sistema
no aderente (FREITAS, 2000)
Figura 43 Pista de protenso (LAJIOSA, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
36
5 RADIERS PROTENDIDOS
5.1 HISTRICO
Segundo PTI (1996), nos Estados Unidos, a tecnologia adotada desde
o incio da aplicao de protenso em radiers, foi a de cordoalhas engraxadas
e plastificadas, mtodo extremamente prtico e de fcil aplicao, sendo hoje a
principal destinao das cordoalhas engraxadas e plastificadas naquele pais,
superando em 50% o enorme mercado das lajes planas para edifcios.
O desenvolvimento do mercado de cordoalhas engraxadas e
plastificadas das construes residenciais que no utilizam pores atinge 80%
nos Estados Unidos. (PTI, 1996). Estas so executadas sobre radiers (S.O.G.
Slab On Ground) protendidos com cordoalhas engraxadas e plastificadas os
chamados cabos monocordoalhas, onde cada cordoalha fixada por uma s
ancoragem em cada extremidade O PTI Post-Tensioning Institute, Instituto
norte-americano que congrega centenas de empresas e profissionais
envolvidos na ps-trao, publica regularmente estatsticas referentes ao uso
da ps trao nos mercados americano e canadense, como pode ser visto na
tabela 03.
Tabela 03 Consumo de ao em estruturas protendidas nos Estados Unidos e Canad em toneladas por ano
INSTITUTO DE PS-TRAO PTI
ESTATSTICAS DAS TONELAGENS
CONSUMO DE AO NOS ESTADOS UNIDOS ENTRE OS ANOS DE 1972 E 1998
Tonelagem equivalente cabos de
ANO EDIFCIOS PONTES NUCLEAR CASAS RADIERS VARIADOS TOTAL
1972 23721 7182 6118 939 - 166 38126
1973 21809 9228 3244 785 - 422 35488
1974 23560 10056 2770 3111 - 235 39732
1975 11994 7954 2135 1942 - 1893 25918
1976 6492 4668 1510 897 - 3932 17499
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
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1977 9188 3232 1642 1403 6063 494 22021
1978 15044 5184 2588 1325 9900 533 34574
1979 18258 10242 3422 1631 11571 130 45274
1980 24045 3827 3360 1749 9441 613 43035
1981 23936 4337 3000 3391 12359 520 47543
1982 25075 5417 3936 1687 10243 385 46743
1983 26284 11152 2302 2618 11257 537 54150
1984 35162 10607 2836 - 11477 945 61027
1985 40367 15619 1446 2940 9730 693 70795
1986 34139 13058 1319 3647 11153 338 63654
1987 32392 14416 4 2515 8679 591 58597
1988 36884 12589 5 3264 8494 582 61818
1989 38474 14220 3245 5969 - 107 62015
1990 39350 14997 - 3307 6975 392 65021 *
1991 26117 19663 2202 - 13569 1033 62584 *
1992 18203 20414 - 5494 21050 1499 66660 *
1993 20304 14107 5445 - 23963 987 64706 *
1994 19814 21112 6 5480 30164 3286 79862 *
1995 18964 24718 6508 - 28133 3737 82027 *
1996 19886 27113 - 6019 35545 6183 94746 *
1997 27716 18297 - 3974 42795 2224 95006 *
1998 40745 18508 - 6666 52214 996 119129 *
Fonte: Belgo Mineira
* Incluindo as tonelagens canadenses
As colunas : EDIFCIOS que representa os edifcios com vigas ou
com lajes planas protendidas, e RADIERS das lajes apoiadas no solo, so
campo da protenso no aderente monocordoalha engraxada e plastificada.
Os nmeros de 1996 j diziam que o mercado de radiers era quase o
dobro do mercado de prdios protendidos, o impressionante nmero de 35.545
toneladas no ano.O crescimento desse mercado desde o incio dos registros
(1977) foi enorme, passando de 6.000 t/ano para 52.000 t/ano em 1998, como
pode ser visto no grfico da figura 44. Esse mercado iniciou seu
desenvolvimento na regio sudoeste dos Estados Unidos, da Califrnia ao
Texas, que uma regio que possui grande incidncia de solos expansveis,
que com o aumento da umidade se expande, levando a quebras das lajes
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
38
armadas comuns. A partir do sucesso da utilizao dessa tcnica naquela
regio, seu uso expandiu-se por todo o pas, atingindo o Canad (PTI, 1998).
Pavimentos e pisos industriais e comerciais protendidos so feitos no
Brasil ha mais de 30 anos, tendo sido utilizadas as tecnologias da protenso
aderente com bainhas metlicas, e no aderente com bainhas de papel e
betume.
A tecnologia no Brasil, comeou a ser divulgada em um seminrio para
atualizao tecnolgica em protenso, ocorrido em Embu SP em julho de
1996, o processo teve um impulso inicial na cidade de Fortaleza CE devido
ao empenho, estudo e dedicao de engenheiros locais.
Aps testes acompanhados por laboratrio, a Caixa Econmica
Federal aprovou a utilizao de lajes radiers nas fundaes de conjuntos
habitacionais populares, por sua simplicidade, rapidez e segurana. A
construtora vencedora da primeira licitao alterou seus planos iniciais de
executar as fundaes pelo processo tradicional, e adotou o novo processo por
suas vantagens tcnicas e econmicas.
Utilizao de ao para protenso em toneladas/ano nos
Estados Unidos e Canad
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
Ano
To
nel
ad
as
Edifcios
Radiers
Figura 44 Comparativo na utilizao de ao para protenso em pavimentos de edifcios e fundaes
tipo radier, em toneladas por ano, nos Estados Unidos e Canad. (PTI, 1998)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
39
Em Fortaleza tambm foram executadas as primeiras fundaes tipo
radier protendido com cordoalhas engraxadas, para edifcios residenciais de 2,
7, 12 e 15 pavimentos. (IMPACTO, 2000)
5.2 PROCEDIMENTOS PARA EXECUO DAS LAJES RADIER
PROTENDIDAS
5.2.1 PREPARAO DO LOCAL
O projeto da laje deve ter levado em conta o conhecimento geotcnico
do local.
A rea deve estar limpa de todo e qualquer material orgnico.
O material de enchimento, para eventual elevao do nvel do solo,
deve ser adequadamente compactado, assim como o solo prximo, conforme
projeto, para a obteno da resistncia adequada.Caso necessrio, deve-se
efetuar drenagem no entorno da base.
Nervuras centrais ou engrossamentos de borda da laje devem ser
cavadas no solo e mantidos limpos at o momento da concretagem.
Frmas de borda da laje devem ser posicionadas no nvel do projeto e
fixadas adequadamente para evitar sua movimentao quando da
concretagem, e ser suficientemente fortes para suportar as ancoragens dos
cabos de protenso. A figura 45 apresenta o detalhe das frmas.
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
40
Em seguida as instalaes hidrulicas embutidas devem ser instaladas,
deixando-se suas extremidades atravessando a laje. Deve-se evitar a
passagem vertical das canalizaes atravs das nervuras. Se isso for
necessrio, deve-se prever vergalhes de reforo adicionais nas nervuras. As
instalaes hidrulicas devem ser isoladas para evitar aderncia com o
concreto.
aconselhvel a colocao de filme plstico (e = 0,15 mm) sobre a
base para evitar a perda de gua do concreto quando do seu lanamento,
aumentar a impermeabilidade, e diminuir o atrito da laje com a base, agindo
juntamente com uma camada de areia. Alm da diminuio do atrito, a camada
de areia (5 a 10 cm) serve para quebrar o efeito capilar da base.
Deve-se cuidar para que o filme plstico no venha a se sobrepor
armadura de protenso por efeito de vento, de forma que possa provocar o
surgimento de vazios na laje durante a concretagem.
Figura 45 - Formas fixadas ao terreno, com as ancoragens ativas presas a elas, e cabos estendidos prontos para a concretagem. Note-se a ausncia de filme plstico.
(CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
41
5.2.2 COLOCAO DOS CABOS
Quando uma cordoalha tem suas extremidades presas a ancoragens
que admitem somente uma cordoalha, chamamos o conjunto de cabo
monocordoalha.
Os cabos devem chegar ao local da aplicao j com uma ancoragem
firmemente fixada (pr-blocada) em uma de suas extremidades, como
mostrado na figura 46.
Devem ser estendidos em ambas as direes e serem suportados por
cadeiras especiais com alturas adequadas, ou por bolachas de concreto de
resistncia suficiente, como apresentado na figura 47.
Figura 46 - Cabos prontos para envio obra, j com uma ancoragem firmemente fixada (pr-blocada) a uma das extremidades da cordoalha. (Belgo Mineira, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
42
As ancoragens pr blocadas podem ser fixadas atravs de pregos
longos ou arame recozido forma, tomando-se o cuidado de garantir
recobrimento de 20 mm de concreto entre a face da forma e a ponta da
cordoalha que sobressai da ancoragem.
Para posicionar as ancoragens ativas, fura-se a forma na posio de
projeto, com broca de 12,7 mm. Nos furos coloca-se o bico cnico da frma
plstica para nicho, que acompanha a ancoragem. Coloca-se a ancoragem
fundida no bico cnico da frma plstica e prega-se a ancoragem na frma de
borda da laje, ficando a frma plstica para nicho entre as duas. A figura 48
apresenta o detalhe destas ancoragens.
Figura 47 - Radier pronto para concretagem, vendo-se capitel sob pilar, e bolachas de concreto para suporte das cordoalhas. (CAUDURO, 2000)
Figura 48 - Detalhe das ancoragens. (CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
43
Coloca-se, ento, a cordoalha atravs dos furos da ancoragens e
frmas, aps ter sido cortada e retirada a capa plstica da cordoalha no
comprimento suficiente. Se requerido pelo projeto, coloca-se um tubo sobre a
cordoalha at a ancoragem, para proteo de eventual parte da cordoalha que
tenha ficado exposta aps o corte da capa plstica da extremidade ativa.
5.3 COMPARATIVO NA EXECUO DE FUNDAES DE
CASAS
5.3.1 PROCESSO TRADICIONAL
No processo tradicional no Brasil, de fundaes para residncias, faz-
se a demarcao volta da rea; escavao (valeta) sob todas as paredes
retirando-se a terra manualmente; colocao de concreto no fundo da vala;
levantamento de base de tijolos de largura maior que a das paredes at o nvel
adequado, colocao de frmas laterais, armao e concreto sobre todas as
bases, formando a cinta, impermeabilizao da cinta; reatrro manual e
finalmente apiloamento manual. Todos esses trabalhos em uma rea de 300
m2, podem demorar de 5 a 7 dias para serem executados. Nas figuras 49 a 52
podem ser vistas estas etapas.
Figura 49 - Escavao e nivelamento das valas (CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
44
Figura 50 - Base de alvenaria de tijolos (CAUDURO, 2000)
Figura 51 - Alvenaria, forma, cinta e reatrro manual (CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
45
A colocao das canalizaes de gua e esgoto deve ser feita antes da
execuo do aterro e do contrapiso, para evitar posteriores quebras e
escavaes desnecessrias.
5.3.2 LAJES RADIER PROTENDIDAS COM CORDOALHAS ENGRAXADAS
E PLASTIFICADAS
O filme plstico colocado depois de serem colocadas as instalaes.
Este procedimento realizado afim de evitar a perda de gua do concreto.
A figura 53 apresenta a aplicao da protenso na primeira laje radier
protendida com cordoalhas engraxadas e plastificadas no Brasil, foram
construdas duas lajes apoiadas no solo para receber 2 casas assobradadas
cada uma, na praia do Cumbuco em Fortaleza CE.
Figura 52 Reatrro apiloado antes do contrapiso (CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
46
As primeiras utilizaes em grande escala de radiers protendidos com
monocordoalhas no aderentes no Brasil tambm ocorreram em Fortaleza-
Cear, num esforo conjunto de Empresas de Protenso e do escritrio de
projetos estruturais M. D. Associados, ver figura 54.
Figura 53 Laje radier de casas (CAUDURO, 2000)
Figura 54 Preparo do terreno: acerto manual,
colocao das tubulaes de gua e esgoto e formas laterais. (CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
47
Foi produzida uma laje experimental protendida para comprovao da
sua eficincia junto Caixa Econmica Federal, a qual iniciava financiamento
de extenso programa de construo de casas populares. A construtora que
havia vencido a primeira concorrncia para construo de 1.340 casas, mudou
o planejamento da obra, inicialmente previsto para fundaes convencionais, e
adotou o radier protendido, pois suas vantagens quanto simplicidade, prazo,
extrema reduo da mo de obra facilitando a logstica, e a entrega com piso
acabado, fizeram baixar seus custos e aceleraram a execuo da obra. Alm
disso, devido impermeabilidade prpria da laje protendida, foi dispensada a
operao de impermeabilizao da obra. As figuras 55 e 56 apresentam os
procedimentos de execuo da laje radier e a figura 57 mostra a alvenaria
executada sobre a laje.
Figura 55 - Engrossamento das bordas e colocao de filme plstico para isolamento
(CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
48
Aps o primeiro conjunto habitacional da Paupina (1.340 casas)
(Seqncia de fotos acima), foram construdos at abril de 2000, os conjuntos
da Lagoa Redonda (700 casas) e Itaperi (500 casas).
Em Londrina, Paran outro grupo associou-se em 1999 para a
construo de casas populares. Segundo CAUDURO (2000), o Eng. Mrcio
Figura 56 - Cabos estendidos sobre o plstico, apoiados sobre pastilhas de argamassa. Laje pronta para receber o concreto. Note-se a ausncia
de qualquer outro tipo de armao. (CAUDURO, 2000)
Figura 57 - Alvenaria sobre a laje protendida. As casas foram entregues com a laje de concreto acabada e nivelada. Revestimento de piso ser
aplicado pelo morador, se julgar necessrio. (CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
49
Queiroz projetou as lajes. Nesse projeto a protenso ocorreu nas nervuras da
laje, cavadas no terreno, como pode ser visto nas figuras 58 e 59. O solo
colapsvel da regio reuniu condies mais favorveis ainda para a escolha
desse tipo de laje.
Figura 58 - Cabos colocados nas nervuras cavadas no terreno.
(CAUDURO, 2000)
Figura 59 Detalhe das ancoragens em nicho junto a outra laje esquerda. (CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
50
Outra obra pioneira no Brasil foi a construo em Fortaleza, do primeiro
radier protendido com cordoalhas engraxadas e plastificadas, para edifcio
residencial com mais de 10 pavimentos, em agosto de 1999. Na figura 60
pode-se ver a montagem das cordoalhas desta laje.
A laje foi construda com espessura de 50 cm, contendo pequenos
capitis sob os pilares mais carregados, com espessura de 80 cm. O eng.
Paulo Cunha estudou o assunto e projetou a fundao em radier do Edifcio
Evidence (residencial), de 14 pavimentos. O baixo custo e a rapidez na
execuo determinaram a mudana do projeto original que previa a tradicional
fundao profunda.
A figura 61 apresenta a terceira laje radier construda com essa
tecnologia no Brasil, tambm em Fortaleza, para edifcio residencial de 25
andares concretagem em abril de 2000.
Figura 60 - Montagem das cordoalhas na laje, vendo-se os capitis sob os pilares. Foram usadas 3 toneladas de cordoalhas, em laje de aproximadamente 300 m2.
(CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
51
5.4
H muitos anos se constroem radiers, pavimentos e pisos industriais e
comerciais protendidos no Brasil, com a tecnologia da protenso com
aderncia posteriormente desenvolvida. A popularizao dessa utilizao, no
entanto, no aconteceu.
Em So Paulo, em fevereiro de 2000, uma empresa iniciou a
construo do primeiro piso de cmara frigorfica, utilizando laje protendida
com cordoalha engraxada e plastificada.
A necessidade era um piso sem juntas, com rea de 320 m2 para
receber carga de 5.000 kg/m2. Incluindo o preparo do terreno e a operao de
protenso, em 7 dias o piso ficou pronto para uso. Essa mesma empresa est
construindo galpes comerciais com lajes radier que substituem at as estacas
cravadas para fundaes, apoiando os pilares dos galpes. Alm do custo, a
grande vantagem desse processo que o primeiro elemento estrutural da obra
a ficar pronto o piso, o que permite que todas as demais fases da construo
sejam feitas sobre piso seco e no mais sobre a terra ou barro.
Figura 61 - Montagem das cordoalhas na laje. (CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
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5.5 AEROPORTOS
O ptio de estacionamento de aeronaves do Aeroporto Afonso Pena,
de Curitiba - PR, mostrado na figura 62, foi construdo em 1998 com lajes
protendidas com cordoalhas aderentes. Segundo CAUDURO (2000), o projeto,
do eng. Manfred Schmid definiu 4 lajes de 64 metros de largura e
comprimentos de: 44 m, 60 m, 116 m e 1116 m, cada laje sem juntas de
dilatao. Hoje em uso, apresenta-se como um ptio visualmente claro e
agradvel, totalmente sem fissuras, trincas ou rachaduras.
As juntas existentes ao final desses grandes panos de laje so de
maior envergadura e de funcionamento bem definido.
Em Porto Alegre, foi construdo (abril de 2000) o ptio de
estacionamento de aeronaves do Aeroporto Salgado Filho, totalmente
protendido com as monocordoalhas no aderentes. So lajes muito grandes,
chegando a 150 m x 60 m (9.000 m2) sem juntas de dilatao, o que
altamente desejvel, pois, como sabemos, as juntas so o ponto fraco das
lajes.
Figura 62 - Aeroporto Afonso Pena Curitiba PR. Concretagem de uma faixa,
preparo da junta de construo, bainhas colocadas, prontas para a concretagem. (CAUDURO, 2000)
ESTUDO DE FUNDAES TIPO RADIER EM CONCRETO PROTENDIDO
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O projeto do eng.. Omar Hamaoui, de Londrina, com consultoria do
eng. Carlos de S Leal, de So Paulo, escolheu essa tecnologia por sua
simplicidade, economia e praticidade.
5.6 EXECUO DO PAR RESIDENCIAL ILHA VITRIA NA
CIDADE DE MACEI
A seguir apresentada uma seqncia de fotos (figuras 63 a 71) da
execuo do PAR Residencial Ilha Vitria, na cidade de Macei, onde se
optou, aps diversas anlises, por se utilizar fundaes tipo radier em concreto