TCC - Walter e Givaldo 2002 (Radier Protendido)

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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

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    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

    28

    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

    29

    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

    31

    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

    37

    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)

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    44

    Figura 50 - Base de alvenaria de tijolos (CAUDURO, 2000)

    Figura 51 - Alvenaria, forma, cinta e reatrro manual (CAUDURO, 2000)

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    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)

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    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)

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    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)

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    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)

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    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)

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    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)

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    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)

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    52

    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)

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    53

    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