ENGENHARIA CIVIL

JOSE ROBERTO GUIMARÃES EÇA JUNIOR

APRESENTAÇÃO SOBRE CONCRETO PROTENDIDO

Itabuna2015

JOSE ROBERTO GUIMARÃES EÇA JUNIOR

APRESENTAÇÃO SOBRE CONCRETO PROTENDIDO

Trabalho apresentado ao Prof.º Valdir Santos, da disciplina Estruturas Protendidas, da turma do IX Semestre de Engenharia Civil, para fins avaliativo.

Itabuna2015

Introdução

O processo de indução de tensões de compressão em uma estrutura antes de

ser colocada para a sua utilização efetiva é conhecido como protensão. Concreto

Protendido  é um elemento de concreto em que as tensões internas são introduzidas

de uma maneira planejada, de forma que as tensões resultantes das cargas

sobrepostas, são neutralizadas a um grau desejado.

O pré-esforço é introduzido por tensionamento de aço dentro do concreto,

antes do concreto ser moldado (pré-tensionamento) ou após a fundição em que os

dutos são colocados para que a seção de aço e tendões possam ser passados

através dos destes.

No concreto armado, a armação é feita de barras de aço ou de tela e é

colocada em áreas onde as tensões de tração ocorrem sob carga. O aço é capaz de

absorver as tensões em desenvolvimento no concreto, desde que haja uma boa

ligação entre o concreto e o aço. Ao limitar as tensões que o aço tem que lidar, as

rachaduras no concreto pode ser mantidas com limites aceitáveis.

No concreto protendido, as tensões de compressão introduzidas nas áreas

em que a tração desenvolvem sob carga, irá resistir ou anular essa força de

tração. Assim, a viga de concreto se comporta como se ele tivesse uma elevada

resistência à tração própria. Desde que as tensões de tração não exceda as tensões

de compressão limites.

Concreto Protendido

Vários autores, a fim de exemplificar o conceito e as vantagens do concreto

protendido, costumam comparar essa tecnologia com a tecnologia do concreto

armado. Porém, basta apresentar algumas características do concreto protendido

para entender porque ele é hoje utilizado mundialmente, tanto em projetos

arquitetônicos convencionais. As pontes estaiada, principalmente as de grandes

vãos, são um exemplo prático do sucesso de aplicação do concreto protendido, pois

além de estarem expostas aos ambientes agressivos e possuírem quase sempre

uma arquitetura arrojada, cada vez mais esbeltas, o concreto protendido nessas

estruturas proporciona a redução do peso próprio das mesmas e consequentemente

o carregamento de suas fundações, reduzindo e controlando as deformações e a

fissuração com a aplicação das cargas acidentais, permitindo o máximo

aproveitamento da resistência mecânica do aço e do concreto utilizados (RUDLOFF,

2008). Esses fatores, além de apresentarem ótima relação de custo x benefício no

momento da construção, proporcionam uma longa vida útil dos materiais utilizados,

sendo praticamente nula a necessidade de manutenção nesse tipo de estrutura

(RUDLOFF, 2008). O concreto protendido não se aplica somente em estruturas de

obra de arte especiais, mas também é muito utilizado em peças pré-moldadas, em

recuperação e reforço estrutural e outras obras de pequeno, médio e grande porte

(RUDLOFF, 2008).

Conceitos

O concreto protendido, além das características já mencionadas

anteriormente, tem como característica principal sua boa resistência à compressão,

da ordem de 20 MPa a 50 MPa, porém, quando submetido à tração, apresenta baixa

resistência, cerca de apenas 10% da sua resistência à compressão. Aplicando-se

uma compressão prévia (protensão), esse comportamento pode ser melhorado, nas

regiões onde as solicitações produzem tensões de tração (PFEIL, 1988). Segundo

Pfeil (1988), protensão é a aplicação de tensões prévias de compressão nas partes

da seção tracionada pelas solicitações dos carregamentos, realizada por meio de

cabos de aço de alta resistência, tracionados e ancorados no próprio concreto. Nas

Figuras 1.1 e 1.2 abaixo, podemos visualizar essa aplicação, comparando uma viga

em concreto armado com uma viga em concreto protendido.

Na Figura 1.1, é apresentada uma viga de concreto armado convencional,

sujeita a uma solicitação de flexão simples, em serviço. A parte superior de concreto

está comprimida e a parte inferior da seção está tracionada, admitindo-se fissuras

para efeito de análise. Os esforços de tração são resistidos pelas armaduras de aço

cuja tensão de tração se designa por σs (PFEIL, 1988).

Esses aços empregados como armaduras de concreto armado têm limite de

escoamento variando de 2.500 kgf/cm² (250 MPa) a 5.000 kgf/cm² (500 MPa) e na

prática, os valores de σs utilizáveis, são limitados aos valores de aberturas das

fissuras, da ordem de 0,2 mm a 0,4 mm para aberturas máximas, valores esses

considerados aceitáveis (PFEIL, 1988).

Além dessa limitação, a fissuração também limita o emprego de concretos de

elevada resistência, uma vez que as tensões de compressão no concreto devem ser

compatíveis com as tensões máximas utilizáveis nas armaduras (PFEIL, 1988).

Já na Figura 1.2, é apresentado o conceito de viga em concreto protendido,

onde há uma aplicação de um estado prévio de tensões (protensão) na viga de

Figura 1.1 - Viga de Concreto Armado Convencional (PFEIL, 1988)

Figura 1.2 - Viga de Concreto Protendido (PFEIL , 1988)

concreto, mediante cabos de aço bem esticados e ancorados nas extremidades,

onde P é o esforço de protensão transmitido ao concreto pela ancoragem do cabo

(PFEIL, 1988).

Segundo Pfeil (1988), a protensão, desloca a faixa de trabalho do concreto

para o âmbito das compressões, onde o material é mais eficiente e, como os cabos

são tracionados e ancorados, pode-se empregar nesses cabos aços de alta

resistência, trabalhando com tensões elevadas. Dessa forma, compatibiliza-se o

emprego de dois materiais com elevada resistência:

• O concreto com elevada resistência à compressão e,

• Os aços com elevada resistência à tração.

A resistência à tração dos cabos de aço utilizados como armaduras

protendidas é da ordem de 1.500 kgf/cm² (150 MPa) a 1.900 kgf/cm² (190 MPa)

(PFEIL, 1988).

Segundo Pfeil (1988), a protensão em uma viga de concreto melhora não só

seu comportamento para solicitações de flexão com também para as solicitações de

cisalhamento.

Tipos de Protensão

Segundo Veríssimo e César Jr. (1998), os tipos de protensão existentes estão

relacionados aos estados limites de utilização referentes à fissuração. Na sequência,

serão apresentados os três tipos de protensão conhecidos.

Protensão completa

Também conhecida como protensão total, esse tipo de protensão limita as

flutuações de tensões no aço a valores moderados, além de proporcionar as

melhores condições de proteção das armaduras contra a corrosão (VERÍSSIMO E

CÉSAR JR. ; 1998).

Segundo Veríssimo e César Jr., observa-se a aplicação da protensão

completa, em duas condições:

• Nas situações em que carga permanente e sobrecargas atuam, não se admite

tensão de tração no concreto;

• Quando há combinações raras de ações, previstas em projeto, respeitando o

estado limite de formação de fissuras (VERÍSSIMO E CÉSAR JR. , 1998).

A protensão completa é aplicável em várias situações, como por exemplo, em

tirantes em concreto protendido, reservatórios protendidos e em vigas formadas por

justaposição de peças pré-moldadas, sem armadura suplementar nas seções das

juntas (VERÍSSIMO E CÉSAR JR. , 1998).

Protensão limitada

As condições para a existência da protensão limitada de acordo com a NBR 7197

são:

• Para combinações quase permanentes de ações, previstas em projetos, é

respeitado o estado limite de descompressão;

• Para combinações frequentes de ações, previstas em projeto, é respeitado o

estado limite de formação de fissuras (VERÍSSIMO E CÉSAR JR., 1998).

Nesse tipo de protensão, considera-se uma probabilidade muito pequena de

fissuração do concreto, fissura essa que se abre quando a peça é submetida a uma

sobrecarga transitória e se fecha após a passagem dessa carga, uma vez que as

seções permanecem comprimidas sob o efeito das cargas quase permanentes

(VERÍSSIMO E CÉSAR JR., 1998).

Utilizada comumente em pontes, passarelas e obras similares, a protensão

limitada apresenta vantagens quando comparada a protensão total, como menores

tensões de tração e compressão na época da protensão, melhor comportamento às

flechas sob o efeito da fluência do concreto e maior participação da armadura

suplementar na ruptura (VERÍSSIMO E CÉSAR JR., 1998).

Protensão parcial

Na protensão parcial, o critério é semelhante àquele utilizado na protensão

limitada, porém, é permitido que as trações no concreto sejam maiores, ocasionando

a formação de fissuras mais abertas (VERÍSSIMO E CÉSAR JR., 1998).

Segundo Veríssimo e César Jr. (1998), existe protensão parcial quando são

verificadas as seguintes condições:

• É respeitado o estado limite de descompressão para as combinações quase

permanentes de ações, previstas em projeto e;

• É respeitado o estado limite de abertura de fissuras, com wk ≤ 0,2 mm para as

combinações frequentes de ações previstas em projeto.

Como as definições dos tipos de protensão já foram apresentadas, vejamos agora

na Figura 5.3, um resumo das possibilidades de combinação dos processos e tipos

de protensão no estado de utilização.

Figura 1.3 - Possíveis Combinações dos Processos e Tipos de Protensão no Estado de Utilização

Materiais para Concreto Protendido

Conforme já mencionado, o concreto protendido é constituído basicamente

pelo concreto e o aço, como no concreto armado, onde a diferença fundamental está

na resistência desses dois materiais. Porém, encontramos também nesse sistema,

alguns materiais importantes como as bainhas e a nata de injeção, os quais, serão

apresentados a seguir.

Concreto

O concreto utilizado nesse sistema estrutural deve ser de alta resistência, das

classes B 25 a B 55, pois deve assumir a função de:

• Limitar os valores de encurtamentos de retração e fluência, uma vez que tais

encurtamentos dão origem às perdas de protensão;

• Elevar a resistência à compressão;

• Elevar a resistência à corrosão

Além dessas características, deve-se haver um controle no uso de aditivos,

geralmente só utilizados com uma permissão especial, e no uso da água de

amassamento, que não deve conter cloro (LEONHARDT, 1983).

Aços para protensão

Segundo Pfeil (1988), os aços utilizados como armaduras de protensão

podem ser divididos em três categorias:

• Fios trefilados de aço carbono, • Cordoalhas e,

• Barras de aço-liga

As principais propriedades mecânicas dos aços de protensão são as

seguintes:

− Limite de elasticidade (ƒpel), maior tensão para a qual o diagrama σ, θ fica

elástico; o limite de elasticidade é definido, convencionalmente, como a tensão que

produz uma deformação unitária de 0,01%.

− Limite de escoamento convencional à tração (ƒp0,2), igual à tração para a qual o

aço apresenta uma deformação unitária residual de 0,2%, após descarga (PFEIL,

1998).

As letras CP (concreto protendido), representam os aços de protensão,

seguidas de sua resistência característica à ruptura por tração (ƒptk) na unidade

kgf/mm² (PFEIL, 1998).

De acordo com Pfeil (1998), os valores experimentais médios do módulo de

elasticidade dos aços de protensão (Ep) são dispersos, conforme demonstrado na

Tabela 1.1. Por esse motivo, adota-se o valor único Ep = 200.000 MPa = 2 x 106

kgf/cm².

Tabela 1.1 - Valores dos Módulos de Elasticidades dos Aços de Protensão

Fios e barras Ep = 205.000 MPa = 2,05 x 106 kgf/cm²Cordoalhas Ep = 195.000 MPa = 1,95 x 106 kgf/cm²

Fonte: PFEIL, 1998

Fios trefilados

Segundo Leonhardt (1983), os fios de aço para protensão são produzidos de acordo com dois processos de fabricação: os fios de aço-liga beneficiados e os fioslaminados a quente e trefilados a frio.

Seus diâmetros variam entre 3 mm a 8 mm e são fornecidos em rolos ou

bobinas com grande comprimento de fio (PFEIL, 1988).

Segundo Pfeil (1988), os fios trefilados tem superfície lisa, devido a passagem

desse material na fieira. No desejo de aumentar a aderência com o concreto, os fios

podem ser fornecidos com indentações superficiais, introduzidas após a trefilação.

O dispositivo de tração da trefiladeira produz uma curvatura aos fios trefilados

e quando a bobina é desenrolada, o fio toma uma forma helicoidal.

Desse modo, é necessário um tratamento térmico que alivia as tensões

internas de trefilação, elevando o limite elástico e retificando o fio (PFEIL,1988).

Algumas normas que regulamentam a fabricação e fornecimento desses fios

trefilados para protensão são: ABNT NBR 7482, ASTM a 421 e BS 2691.

A empresa Belgo – Mineira na fabricação de seus fios para protensão segue

as três normas mencionadas acima e as principais características desses fios são:

• Perda máxima por relaxação após 1.000 h a 20° C para carga inicial de 80% da

carga de ruptura,

• Relaxação normal (RN) igual a 8,5%

• Relaxação baixa (RB) igual a 3,0%

• Valor médio do módulo de elasticidade igual a 210 kN/mm² e

• Correspondência adotada pela NBR 7482: 1 kgf/mm² igual a 10 MPa

Cordoalhas

Cordoalhas é o conjunto de fios enrolados em forma de hélice, onde a

quantidade de fios varia de 2 a 7 unidades.

De acordo com a NBR 7483 de 2008, as cordoalhas são classificadas em

cordoalhas de sete fios e cordoalhas de três fios, onde a primeira é formada por seis

fios de mesmo diâmetro nominal, encordoados juntos em torno de um fio central

enquanto que a segunda é formada por três fios de mesmo diâmetro nominal,

encordoados juntos, com um passo uniforme. Já em relação a sua resistência à

tração, as cordoalhas apresentam duas categorias:

• Categoria CP – 190

• Categoria CP – 210

Onde os números 190 e 210 correspondem ao limite mínimo da resistência à

tração na unidade kgf/mm².

Na Figura 1.4 é são apresentadas as cordoalhas em rolos em fábrica, prontas

para utilização.

Figura 1.4 - Cordoalhas fabricadas pela empresa Belgo (BELGO, 2008)

Geralmente, as cordoalhas são submetidas a dois tipos de ensaios:

• Ensaio de tração, onde se determina o diagrama “cargadeformação”, a carga a 1%

de alongamento, a carga de ruptura, o alongamento total após a ruptura e o módulo

de elasticidade em todos os corpos-de-prova e,

• Ensaio de relaxação, onde se determinam os valores da relaxação para uma carga

inicial aplicada de 80% da carga de ruptura mínima especificada.

Esses ensaios devem ser executados conforme as normas da ABNT NBR

6349 para o ensaio de tração e NBR 7484 para o ensaio de relaxação (ABNT – NBR

7483:2008).

Nas Figuras 1.5 e 1.6 são apresentados os resultados dos ensaios de

relaxação e tração respectivamente, realizados pela empresa Belgo –Mineira.

Figura 1.5 - Diagrama de um Teste de Relaxação (BELGO, 2008)

Figura 1.6 - Diagrama tensão x deformação obtido por ensaio de tração em um corpo de provade aço de protensão (BELGO , 2008)

Barras de aço-liga

As barras de aço-liga possuem alta resistência, diâmetros superiores a 12 mm

e comprimento limitado (VERÍSSIMO E CÉSAR JR., 1998).

No mercado, encontramos vários tipos e bitolas de aços para protensão, que

seguem as normas nacional e internacional, uma fez que o aço é vendido em

praticamente todos os países do mundo, além de muitas fábricas atenderem

também projetos especiais, produzindo aços diferentes daqueles já integrantes de

seus catálogos de produtos (VERÍSSIMO E CÉSAR JR., 1998).

As categorias mais comumente encontradas no mercado brasileiro são:

• Aço CP 175 RN

• Aço CP 175 RB

• Aço CP 190 RN

• Aço CP 190 RB

Corrosão dos aços de protensão

A corrosão no aço de protensão é um fator preocupante pelo menos por dois

motivos. Em primeiro lugar porque normalmente o diâmetro dos fios é pequeno e em

segundo lugar porque o aço quando sujeito a elevadas tensões fica mais susceptível

à corrosão. Um certo grau de corrosão, considerado inofensivo para um aço de

concreto armado, pode ser critico no caso de fios de protensão com pequena seção

transversal. As depressões causadas pela corrosão funcionam como mossas,

fazendo surgir perigosos picos de tensão em aços tensionados.

A chamada corrosão intercristalina sob tensão (stress corrosion) e o

fenômeno da fragilidade sob a ação do hidrogênio, também conhecido como

corrosão catódica sob tensão, são mais perigosos que a corrosão ordinária.

Esses fenômenos podem ocorrer devido à existência simultânea de umidade,

tensões de tração e certos produtos químicos como cloretos, nitratos, sulfetos,

sulfatos e alguns ácidos. Este tipo de corrosão, que não é detectada exteriormente,

dá origem a fissuras iniciais de pequena abertura e pode, depois de um certo tempo,

conduzir a uma ruptura frágil. Pode levar um cabo de protensão ao colapso.

Devido à sua sensibilidade à corrosão, os aços de protensão devem ser

protegidos contra a corrosão na fábrica, durante o transporte e na obra, devendo ser

armazenados e instalados em lugares cobertos, aquecidos, secos e aerados, para

não serem afetados pela água de condensação.

É preciso evitar sempre que os fios entrem em contato com o solo (ácido

húmico) ou com os agentes químicos já mencionados. Por ocasião da montagem

dos cabos, as bainhas devem estar bem impermeabilizadas (VERÍSSIMO E CÉSAR

JR., 1998).

Bainhas

A bainha, também conhecida por ductos, nada mais é do que um tubo, por

onde a armadura de protensão é inserida à estrutura, sem sofrer atrito. Esse tubo,

dependendo do tipo de protensão utilizada, pode ser fabricado em material metálico

ou em PEAD.

Quando a protensão necessita da utilização de injeção de nata de cimento, a mesma

é feita através de tubos de respiro, ligados em pontos da bainha, conforme

apresentado na Figura 1.7.

Figura 1.7 - Ligação de um respiro num ponto intermediário da bainha

Bainhas metálicas

Quando a protensão é com aderência superior, utiliza-se bainha de chapa de

aço laminada a frio (FIGURA 1.8) com espessura variando entre 0,2 a 0,35 mm.

Esse tipo de bainha possui ondulações helicoidais permitindo sua flexibilidade

longitudinal e sua rigidez transversal (LEONHARDT, 1983).

Figura 1.8 - Bainhas metálicas (PREPON, 2008)

A definição de uma bainha está relacionada ao tipo de estrutura a qual será

aplicada a protensão e à quantidade de cordoalhas do cabo. Em vigas, utilizamos as

bainhas com seção transversal circular e nas lajes, utilizamos as bainhas chatas.

Quando há necessidade de emenda na bainha, utilizam-se luvas externas,

fabricadas com o mesmo material das bainhas, porém com diâmetros ligeiramente

maiores (RUDLOFF, 2008).

Bainhas plásticas

As bainhas plásticas, geralmente são capas de polietileno de alta densidade

(PEAD) que revestem individualmente as cordoalhas utilizadas no sistema de

protensão não aderente, apresentando espessura da parede mínima de 1 mm e

seção circular com diâmetro interno suficiente para a cordoalha movimentar-se

livremente em seu interior. Devem apresentar impermeabilidade, durabilidade e

resistência aos danos provocados por manuseio, transporte, instalação,

concretagem e tensionamento dos cabos (RUDLOFF, 2008).

Nata de injeção

A nata de injeção é uma mistura de água e cimento que tem a finalidade de

obter a aderência posterior da armadura de protensão com o concreto, além de

proteger a armadura contra a corrosão (LEONHARDT, 1983).

Utiliza-se em média a proporção de 36 a 44 kg de água para 100 kg de

cimento e dependendo do cimento e aditivos utilizados na mistura pode haver uma

leve alteração de sua característica (RUDLOFF, 2008).

Para a utilização da nata de injeção, devem-se atender alguns requisitos

estabelecidos por normas técnicas, tais como: fluidez, exsudação, expansão,

resistência mecânica, retração, absorção capilar, tempo de pega, tempo de

injetabilidade, dosagem de aditivos e ausência de agentes agressivos (RUDLOFF,

2008).

Existem no mercado outros materiais para a injeção, como as resinas

sintéticas, geralmente utilizada quando submetida a baixas temperaturas, onde não

é possível a utilização da nata de cimento, porém, esse tipo de injeção além de mais

cara que a nata de cimento, somente deve ser aplicada por empresas

especializadas (LEONHARDT, 1983).

Sistemas de Protensão

No início da história do concreto protendido foram desenvolvidos dois

sistemas de protensão: o sistema Freyssinet, desenvolvido pelo engenheiro francês

Eugène Freyssinet e o sistema Dywidag, desenvolvidos pelos alemães, ambos

patenteados, e executados até hoje por empresas especializadas.

Atualmente, os processos técnica e economicamente vantajosos que se

firmaram no mercado são inúmeros e, somente empresas especializadas possuem a

concessão para a utilização de algum desses processos, obviamente patenteados.

O fato das empresas especializadas possuírem o domínio das técnicas e dos

equipamentos necessários para execução desses sistemas, faz com que o trabalho

de um calculista de concreto protendido limite-se ao projeto.

Protensão com aderência inicial

Nesse sistema, a armadura de protensão é tensionada antes da cura do

concreto (FIGURA 1.9). Os fios de protensão são tensionados entre os blocos de

ancoragem fixos e posteriormente concretados, obtendo-se dessa forma uma

aderência imediata entre a armadura e o concreto (LEONHARDT, 1983).

Figura 5.9 - Protensão com Aderência Inicial (LEONHARDT, 1983)

Esse sistema de protensão é muito utilizado na fabricação de pré-moldados

em concreto protendido (LEONHARDT, 1983).

Protensão com aderência posterior

Nesse sistema, a armadura de protensão é colocada solta, dentro das

bainhas, e recebe o tensionamento após a cura do concreto, sendo ancorada nas

extremidades da peça. É nesse sistema que se faz necessária a injeção da nata de

cimento, a fim de se obter a aderência da armadura, além de protegê-la contra a

corrosão (FIGURA 1.10).

Figura 1.10 - Sistema de Protensão Pós-Tensionada (RUDLOFF, 2008)

Protensão sem aderência

Como o nome já diz, na protensão sem aderência, não há a aderência entre a

armadura de protensão e a estrutura de concreto (FIGURA 1.11).

Nesse sistema, a armadura também recebe o tensionamento após a cura do

concreto e é ancorada nas extremidades da peça, porém, a injeção é feita com

graxa, que possibilita a movimentação das cordoalhas na bainha (LEONHARDT,

1983).

Figura 5.11 - Protensão Sem Aderência (RUDLOFF, 2008)

Equipamentos de protensão

A aplicação da protensão em uma peça de concreto, independente do

processo utilizado, é feita através de equipamentos especiais que, produzem as

forças e as transferem para a peça de concreto, com o mínimo de perdas. A seguir,

serão apresentados os equipamentos mais utilizados na aplicação de protensão

(VERÍSSIMO E CÉSAR JR. , 1998).

Cabo de protensão

Cabo de protensão é o conjunto formado pela bainha e pelos fios e/ou

cordoalhas.

Macacos de protensão

Constituídos por um cilindro e um pistão de seção cheia ou em coroa circular

(FIGURA 1.12), os macacos hidráulicos são equipamentos cuja finalidade é aplicar

aos cabos de protensão ou blocos de concreto a força de protensão, tecnologia

desenvolvida após o fim da segunda guerra mundial (VERÍSSIMO E CÉSAR JR.,

1998).

Figura 1.12 - Corte esquemático de um macaco hidráulico simples

Para a aplicação dessa força, os macacos são ligados a bombas especiais

(Figura 1.13), as quais produzem pressões da ordem de 50 kN/cm². Essa ligação

entre bomba e macaco é feita por mangueiras flexíveis de alta pressão (VERÍSSIMO

E CÉSAR JR. ; CÉSAR JR., 1998).

Figura 5.13 - Bomba hidráulica elétrica fabricação Prepon (PREPON, 2008)

Ancoragens

Ancoragem é o nome dado aos dispositivos responsáveis pela fixação do

cabo protendido, mantendo a carga aplicada ao mesmo e impedindo o retorno do

cabo ao seu estado original (VERÍSSIMO E CÉSAR JR. , 1998).

Podem ser agrupadas de acordo com as seguintes categorias:

• Ancoragem por aderência

• Ancoragem por meio de cunhas

• Ancoragem por meio de rosca e porca

Ancoragem por aderência

Segundo Leonhardt (1983), geralmente a ancoragem por aderência é

empregada na protensão com aderência inicial, onde a força de protensão a ancorar

é três a quatrovezes maior que na ancoragem por barras nervuradas de concreto

armado de mesma seção transversal. Para forças dessa magnitude, a ancoragem

por aderência só é efetiva se desenvolver uma aderência mecânica, através das

nervuras na armadura de protensão e o concreto. Já no caso das cordoalhas de 7

fios, esse deslizamento não ocorre, devido ao efeito de saca-rolha.

Wettstein e Hoyer quando criaram o processo de protensão com aderência

inicial, utilizaram inicialmente fios extremamente finos de apenas 1 mm a 2 mm de

diâmetro, porém, esse processo serviu apenas para esclarecer o efeito de

ancoragem, onde a extremidade do fio, ao ficar sem tensão, se deforma

transversalmente. Dessa forma, a extremidade, a aumentar de diâmetro, se encunha

no concreto (efeito Hoyer – Figura 1.14) (LEONHARDT, 1983).

Figura 1.14 - Efeito Hoyer na extremidade de um fio ancorado por aderência (LEONHARDT, 1983)

Ancoragem por meio de cunhas

Nesse tipo de ancoragem, os cabos são ancorados através de duas peças

especiais, um cone macho e um cone fêmea.

A ancoragem por meio de cunhas é classificada em duas categorias:

• Cunhas deslizantes

• Cunhas cravadas

Nas cunhas deslizantes, a armadura de protensão ao ser tensionada, se

movimenta entre as cunhas que ainda estão soltas, as quais são levemente

introduzidas, a mão ou com martelo, com uma força ΔP antes do afrouxamento,

permitindo o surgimento de uma compressão transversal. Os cabos, quando

liberados, tendem a recuar puxando as cunhas para dentro do cone fêmea, por meio

das forças de atrito decorrentes da compressão transversal no apoio da cunha. Esse

deslizamento que ocorre, denominado encunhamento, depende da inclinação das

faces da cunha e da profundidade das ranhuras (LEONHARDT, 1983).

Geralmente, as cunhas possuem dentes ou ranhuras cuja função é “morder” o

cabo de protensão impedindo que ele escorregue. Esse deslocamento do cabo

implica na diminuição da força de protensão. Logo, esse encunhamento é um fator

importante e deve ser considerado (VERÍSSIMO E CÉSAR JR., 1988).

Quando se utiliza cunhas cravadas hidraulicamente, o macaco protende os

fios até atingir o esforço desejado P. Em seguida, um dispositivo aciona com um

esforço F uma cunha contra uma pela fixa. Quando o macaco é afrouxado, ainda

surge um pequeno encunhamento, o qual depende da relação entre a força de

cravação e a força de protensão. (LEONHARDT, 1983).

Segundo Leonhardt (1983), as cunhas cravadas também funcionam como

ancoragens passivas, as quais concretadas diretamente nas fôrmas, não podem ser

tensionadas.

Ancoragem por meio de rosca e porca

Segundo Leonhardt (1983), a ancoragem por meio de roscas e porcas é

utilizada quando as barras de aço são redondas. Para aços de alta resistência, é

necessária uma laminação a frio da rosca, aumentando assim a resistência do

trecho rosqueado e resultando em uma menor perda de seção transversal do

núcleo. Utiliza-se a rosca por laminação também para fios ou barras beneficiados,

trefilados ou revenidos, com resistências até a do aço St 1600 e até Ø 5 mm.

Quanto as porcas, inicialmente eram utilizadas porcas providas de colarinho e

pescoço dispostos abaixo da posição de apoio da porca, aliviando a solicitação nos

primeiros fios da rosca, posteriormente foram desenvolvidas as porcas cônicas, nas

quais um pescoço cônico se encaixa na placa de ancoragem, e que apresenta

quatro aberturas, sendo assim comprimida radialmente contra a rosca pelo apoio da

cunha (LEONHARDT, 1983).

Para que os fios da rosca sejam solicitados em toda sua altura, deve existir

entre as roscas da barra e a porca uma pequena folga, porém, existem processos,

como o Leoba, onda essa folga é preenchida com uma resina sintética de grande

dureza, aumentando ainda mais a resistência à fadiga (LEONHARDT, 1983).

Segundo Leonhardt (1983), as ancoragens rosqueadas são sensíveis a

solicitações adicionais de flexão, por esse motivo, a barra deve ser solicitada

exatamente centrada no trecho da rosca, as placas de ancoragem devem ser

fixadas rigorosamente perpendiculares ao eixo da barra e por ocasião da protensão,

o macaco deverá ser instalado com seu eixo exatamente alinhado com o eixo da

barra.

Bombas para injeção da calda de cimento

São equipamentos utilizados para aplicação da calda (nata) de cimento dentro

das bainhas. Devem executar a aplicação desse material de acordo com as normas

técnicas existentes. Na Figura 1.15, é apresentada uma bomba de fabricação

RUDLOFF.

Figura 1.15 - Bomba para injeção de calda de cimento (RUDLOFF, 2008)

Perdas de Protensão

Denominam-se perdas de protensão, as perdas verificadas nos esforços

aplicados aos cabos de protensão, seja durante a operação de tensionamento e

ancoragem dos cabos, também conhecidas como perdas imediatas, seja pelo

passar dos anos da aplicação dessa protensão, conhecidas como perdas retardadas

(PFEIL, 1988).

A seguir, serão descritos os tipos de perdas de protensão conhecidos.

Perdas por atrito

As perdas por atrito ocorrem no ato da protensão, através do atrito entre os

cabos de protensão quando são esticados e das peças adjacentes ao mesmo

(bainhas), reduzindo assim o esforço aplicado na extremidade dos cabos em cada

ponto que houver esse atrito (PFEIL, 1988).

Perdas nas ancoragens

Segundo Pfeil (1998), perdas nas ancoragens são as perdas de alongamento

do cabo, quando esse recebe o esforço através do macaco.

Ocorre em armaduras pós-tracionadas, quando a ancoragem é feita através

de cunhas, que penetram nos furos ao absorverem as cargas, resultando uma perda

de alongamento do cabo, denominada δ (PFEIL, 1998).

Nessas perdas, os esforços de protensão aplicados ao longo dos cabos sofrem uma

redução (PFEIL, 1998).

Perdas por encurtamento elástico do concreto

As perdas por encurtamento elástico do concreto ocorrem tanto em peças

com armaduras pré-tracionadas como em armaduras pós-tracionadas.

Nas armaduras pré-tracionadas, ocorre a perda imediata devido ao

encurtamento elástico do concreto no momento em que os esforços dos fios são

transferidos à esse concreto. Já nas armaduras pós-tracionadas, o encurtamento

elástico do concreto ocorre antes da ancoragem dos cabos, uma vez que quando os

cabos são esticados, os macacos se apóiam no concreto (PFEIL, 1998).

Perdas por retração e fluência do concreto

Segundo Schmid (1998), perdas por retração e fluência do concreto são as

perdas progressivas decorrentes da natureza intrínseca desse material. Ocorrem

devido a uma diminuição de volume de concreto, decorrente dos fenômenos de

retração e deformação lenta.

Perdas por relaxação do aço de protensão

Fluência do aço vem a ser o alongamento que o mesmo sofre no decorrer do

tempo quando mantido sob tensão constante. Há tratamentos térmicos que

permitem amenizar o valor destas perdas (aços de relaxação baixa RB).

Conclusões

Em concordância com o trabalho apresentado, foi possível compreender

como é fundamental o conhecimento prático e teórico do concreto protendido, seus

tipos, suas limitações, suas vantagens e desvantagens, suas aplicações e de que

forma ele pode ser utilizado em uma obra de arte especial, proporcionando esbeltez,

leveza e segurança da mesma.

Referências Bibliográficas

ABNT NBR 6118:2003 / Emd.1?2007 – Projeto de estruturas de concreto - ProcedimentoBELGO – Especificação de Fios e Cordoalhas para Concreto Protendido. Disponível em<http://www.belgo.com.br/produtos/construcao_civil/fios_cordoalhas/pdf/fios_cordoalhas.pdf> Acessoem 12/10/2008.ENESCIL – Projeto executivo obra Ponte Estação Estaiada Santo Amaro. SãoPaulo, 1999.LEONHARDT, F. Construção de concreto: vol. 5: concreto protendido. TraduçãoJoão Luís Escosteguy Merino. Rio de Janeiro: Interciência, 1983, 316 p.LEONHARDT, F. Construção de concreto: vol. 6: princípios básicos daconstrução de pontes de concreto. Tradução João Luís Escosteguy Merino.Rio de Janeiro: Interciência, 1979, 241 p.MASON, J. Concreto armado e protendido: princípios e aplicações. Rio deJaneiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 1976, 214 p.