Materiais e Equipamentos de Protensão

MATERIAIS DISPOSITIVOS DE ANCORAGEM E EQUIPAMENTOS DE PROTENSÃO PROFª MA ANDRÉIA F TORMEN ANDREIATORMENUCEFFEDUBR ESTRUTURAS DE CA III Sumário Materiais Concreto Aços para Armaduras Ativas Cabos de protensão Dispositivos de Ancoragem Ancoragem ativa Ancoragem ativa por cunha Ancoragem ativa por rosca e porca Ancoragem intermediária ou de emenda Ancoragem de emenda tipo K Ancoragem de emenda tipo UK Ancoragem de emenda tipo Z Ancoragem passiva Ancoragem passiva em Laço ou em U Ancoragem passiva tipo H Ancoragem passiva tipo PC Macaco de protensão Componentes do sistema em CP Materiais Concreto Requer Controle de qualidade do concreto rigoroso cimento e agregados Proteção eficiente da armadura contra corrosão boas características de compacidade e baixa permeabilidade Qualidade do concreto de cobrimento NBR 611814 item 821 a durabilidade das estruturas é altamente dependente das características do concreto e da espessura e qualidade do concreto do cobrimento da armadura ensaios comprobatórios de desempenho da durabilidade da estrutura frente ao tipo e nível de agressividade previsto em projeto devem estabelecer os parâmetros mínimos a serem atendidos Na falta destes e devido à existência de uma forte correspondência entre a relação águacimento a resistência à compressão do concreto e sua durabilidade permitese adotar os requisitos mínimos expressos na tabela 71 Classes ABNT NBR 611814 item 821 C25 a C90 Materiais Concreto Concreto de cobrimento ABNT NBR 611814 item 71 Tabela 71 da ABNT NBR 611814 item 74 Materiais Concreto Fatores que justificam resistências elevadas A introdução da força de protensão pode causar solicitações prévias muito elevadas frequentemente mais altas que as correspondentes a uma situação de serviço O emprego de concretos e aços de alta resistência permite a redução das dimensões das peças diminuindo seu peso próprio Concretos de alta resistência possuem em geral módulo de elasticidade mais elevado o que diminui tanto as deformações imediatas como as que ocorrem ao longo do tempo Isso reduz os efeitos de perda de protensão oriundos da retração e da fluência do concreto Materiais Aços para armaduras ativas Características Elevada resistência Ausência de patamar de escoamento Mais econômicos que os aços convencionais usados no CA Resistência até três vezes maior Ausência de problemas relacionados com a emenda da armadura em peças estruturais de grandes vãos Podem ser fornecidos em grandes comprimentos na forma de fios ou cordoalhas Materiais Aços para armaduras ativas PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS fptk Resistência característica à ruptura por tração fpyk Limite de escoamento convencional correspondente à deformação residual após descarga de 02 Para fios e cordoalhas o limite de escoamento convencional é aproximadamente igual à tensão correspondente à deformação de 1 Ep Valor médio do módulo de elasticidade Fios e cordoalhas Ep200 Gpa Materiais Aços para armaduras ativas Diagrama tensãodeformação item 845 da ABT NBR 61182014 Fornecido pelo fabricante ou obtido através de ensaios realizados segundo a NBR 6349 ABNT 2008 Para cálculo no ELS e ELU podese utilizar o diagrama simplificado da figura 85 da NBR 6118 ABNT 2014 Baseado na Figura 85 ABNT NBR 611814 item 845 Materiais Aços para armaduras ativas fptk resistência característica de ruptura fpyk resistência característica de escoamento equivalente à tensão que conduz a uma deformação permanente de 2ooofios e a 1ooonas cordoalhas RN relaxação normal Dspr 12 spi fpyk 085 fptk RB relaxação baixa Dspr 35 spi fpyk 090 fptk relaxação perda de tensão sob deformação constante Materiais Aços para armaduras ativas Quanto à modalidade de tratamento Aços aliviados ou de relaxação normal RN Retificados por tratamento térmico que alivia as tensões internas de trefilação Os fios são passados em chumbo derretido entre 250 e 500ºC o que resulta na melhora da linearidade do diagrama Tensão x Deformação Aços estabilizados ou de relaxação baixa RB Recebem um tratamento termomecânico aquecimento a 400º C e estiramento à deformação unitária de 1 o qual melhora o Limite de elasticidade e reduz as perdas de tensão por relaxação do aço O aço esticado tende a ceder com o tempo estado de deformação constante e consequentemente perder parte da tensão introduzida com a protensão fenômeno conhecido como relaxação Materiais Aços para armaduras ativas É o conjunto completo composto dos dispositivos de ancoragens aço de protensão cordoalha revestimento de graxa e bainha plástica feita de polietileno de alta densidade PEAD barras f32 mm Dywidag típica fios NBR 7482 2 a 8 mm cordoalhas NBR 7483 f95 127 152 mm Constituída por barras por fios isolados ou por cordoalhas destinada à produção de forças de protensão isto é na qual se aplica um préalongamento inicial O elemento unitário da armadura ativa pode ser denominado cabo qualquer que seja seu tipo fio barra cordoalha ou feixe Materiais Aços para armaduras ativas Especificações da ABNT ABNT NBR 74822020 Fios de aços para estruturas de CP Especificação ABNT NBR 74832020 Cordoalhas de aço para estruturas de CP Especificação Valores de Ψ1000 em porcentagem Tabela 84 ABNT NBR 611814 item 848 Materiais Aços para armaduras ativas Relaxação item 848 da ABNT NBR 61182014 Para fios e cordoalhas após 1000 h de duração a 20º C ψ1000 e para tensões variando de 05 fptk a 08 fptk a relaxação não deve ultrapassar os valores dados nas normas ABNT NBR 74822020 e ABNT NBR 74832020 respectivamente Para efeito de projeto os valores de ψ1000 da tabela 84 da ABNT NBR 61182014 podem ser adotados Materiais Aços para armaduras ativas Os aços utilizados atualmente para a protensão caracterizamse por suas elevadas resistências e pela ausência de um patamar de escoamento Até 1974 CP175 RN Em 1975 CP190 RB Os vãos aumentaram As cargas aumentaram Os aditivos revolucionaram o concreto O aço não poderia ficar para trás Fios CP 190 RB 4mm5mm Cordoalhas CP210 127152 mm Vantagens da cordoalha CP210 RB em relação à CP190 RB RESISTÊNCIA MAIOR PESO DAOBRA MENOR Aumento da resistência obtido por fio máquina de alto teor de carbono e técnica metalúrgica Vantagens da cordoalha CP210 RB em relação à CP190 RB Ruptura a 21 ton Ruptura a 19 ton 15 ton na Protensão 165 ton na Protensão CP 190 CP 210 Vantagens da cordoalha CP210 RB em relação à CP190 RB CP 190 CP 210 10 De economia com CP 210 4 De economia No preço do CP 210 16 De economia com CP 210 10 De economia com protensão Vantagens da cordoalha CP210 RB em relação à CP190 RB Menor número de cordoalhas em cada peça Menor peso de aço Maior facilidade na colocação das cordoalhas Menor custo da mão de obra Para a indústria da Construção Préfabricada em Concreto prétração Possível diminuição do número de cabos nas peças menos mão de obra Possível diminuição do diâmetro das bainhas metálicas melhor concretagem Menor congestionamento de bainhas em seções críticas Volume de injeção de pasta de cimento menor por utilizar bainhas de diâmetros menores Para póstração com aderência posterior em pontes viadutos e outras peças Qual aço utilizar para os diferentes tipos de sistemas Catálogo da Arcelor Mittal wwwbelgocombr Materiais Aços para armaduras ativas Designação CP 190 RB 127 Cordoalha de sete fios para CP categoria 190 relaxação baixa RB e diâmetro nominal de 127 mm CP 190 RB 3 x 30 Cordoalha para CP categoria 190 relaxação baixa RB cordoalha de três fios n e diâmetro nominal de 30 mm d por fio Conforme a resistência à tração Categoria CP190 Categoria CP210 Os números 190 e 210 correspondem ao limite mínimo da resistência à tração em kgfmm² 1 kgfmm² 10 MPa As cordoalhas de três e sete fios são produzidas sempre na condição de relaxação baixa Materiais Aços para armaduras ativas Catálogo da Arcelor Mittal wwwbelgocombr Materiais Aços para armaduras ativas Catálogo da Arcelor Mittal wwwbelgocombr Catálogo da Arcelor Mittal wwwbelgocombr Materiais Aços para armaduras ativas Barras de açoliga Diâmetros de 15 mm e 32 mm mais comum fabricados com aço de baixa liga ST 85105 Conformação superficial espacial duplo filetado que forma uma rosca contínua de passo 16 mm em todo o comprimento Melhoria na aderência açoconcreto Permite a ancoragem com porcas e emendas com luvas em qualquer ponto Dispositivos de ancoragem As ancoragens podem ser Ativas Intermediárias Passivas Ancoragem ativa placa cunhasroscas molde Na qual se promove o estado de tensão no cabo através de equipamento de protensão Ancoragem da extremidade ativa do cabo a qual é usada para tensionar e fixar o aço para protensão Dispositivos de ancoragem Dispositivos de ancoragem Ancoragem ativa por cunha Sistema MAC Ancoragem para cordoalhas aderentes de 127 mm Cordoalhas ancoradas individualmente Furos troncocônicos para passagem das cordoalhas Cunhas de ancoragem tripartidas ou bipartidas cordoalhas engraxadas com ranhuras internas aumento do atrito Dispositivos de ancoragem Ancoragem ativa por cunha Sistema Protende Ancoragem ativa Tipo MTC Dispositivos de ancoragem Ancoragem ativa por rosca e porca Este sistema pode ser utilizado com fios ou cordoalhas ou barras maciças de aço de protensão Em geral nos sistemas que empregam barras maciças para a protensão é utilizada ancoragem com rosca e porca Sistemas mais conhecidos comercialmente Macalloy Inglaterra Dickerhoff Widmann Dywidag Alemanha Dispositivos de ancoragem Ancoragem ativa por rosca e porca 1 Fios de aço 2 Peça metálica ligada aos fios 3 Rosca 4 Cabeçote 5 Porca 6 Peça de apoio O macaco de protensão ligado ao parafuso 2 ou barra rosqueada através de uma peça especial 4 estica o cabo Atingidos o alongamento e o esforço previstos no projeto apertase a porca 5 na placa de apoio 6 As barras Dywidag são laminadas com rosca de modo que a porca pode pegar a barra em qualquer ponto intermediário Ancoragem intermediária ou de emenda Ancoragem localizada em qualquer ponto ao longo do comprimento do cabo que pode ser usada para tensionar um dado comprimento do cabo sem a necessidade de cortálo Normalmente usada em intervalos de concretagem para possibilitar a antecipação da protensão e remoção da fôrma Dispositivos de ancoragem Dispositivos de ancoragem Ancoragem de emenda tipo K Combinação de ancoragem ativa e passiva Permite a continuação de um cabo a partir de um ponto de protensão intermediária O primeiro trecho do cabo terá numa extremidade uma ancoragem ativa ou passiva e na outra extremidade a ancoragem tipo K que funcionará nesta primeira fase como uma ancoragem ativa O acoplamento do segundo trecho do cabo na ancoragem tipo K é feito mediante buchas de compressão Catálogo Rudloff Dispositivos de ancoragem Ancoragem de emenda tipo UK Tem a mesma finalidade de ancoragem tipo K com a diferença que na continuidade do cabo funciona como ancoragem passiva tipo U É normalmente utilizada em lajes Catálogo Rudloff Dispositivos de ancoragem Ancoragem de emenda tipo Z Usada quando as extremidades de um cabo são inacessíveis para a protensão Catálogo Rudloff Dispositivos de ancoragem Ancoragem passiva morta Ancoragem da ponta final do cabo normalmente colocada e fixada numa das extremidades do cabo antes de este chegar ao local da obra préblocagem Não é usada para aplicar a protensão ao cabo Em diversas situações práticas pode ser conveniente técnica ou economicamente protender o cabeço apenas em uma extremidade colocandose na outra extremidade uma ancoragem morta Podem ser executadas Por atrito e aderência das extremidades dos fios em contato direto com o concreto Por meio de laços ou alças colocadas no interior do concreto Ancoragem por laço Por ancoragens normais com as cunhas Por dispositivos mecânicos especiais Dispositivos de ancoragem Ancoragem Passiva em Laço ou em U Ancoragem fixa na qual a transferência da força de protensão para o concreto dáse por aderência ao longo das cordoalhas na parte descoberta parte da cordoalha fora da bainha e por tensões de compressão entre a placa de aço curvada placa U e o concreto Catálogo Rudloff Dispositivos de ancoragem Ancoragem Passiva tipo H Ancoragem fixa na qual um equipamento especial faz o desencordoamento das pontas das cordoalhas A transferência da força de protensão para o concreto que envolve a ancoragem dáse por aderência ao longo das cordoalhas na parte descoberta e desencordoada Catálogo Rudloff Dispositivos de ancoragem Ancoragem Passiva tipo PC É semelhante a uma ancoragem ativa com iguais dimensões e fretagens porém por motivos construtivos as cordoalhas são précravadas Este tipo de ancoragem substitui a ancoragem fixa tipo U quando se deseja uma transferência bem definida da força e protensão para o concreto Catálogo Rudloff Dispositivo de Ancoragem ativa Dispositivos de ancoragem Dispositivo de Ancoragem passiva 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 Placas de ancoragem 2 Cunhas 3 Pocket formers 4 Caps 5 Tubos 6 Anel 1 Placas de ancoragem 2 Cunhas 3 Cap 4 Tubos Ancoragem ativa Ancoragem passiva Dispositivos de ancoragem Macaco de protensão TENSIONAMENTO DOS CABOS DE PROTENSÃO ATÉ TENSÕES ELEVADAS NA ARMADURA NECESSÁRIAS FORÇAS DE PROTENSÃO MUITO GRANDES MACACOS HIDRÁULICOS MACACO HIDRÁULICO DE PROTENSÃO MONOCORDOALHA MACACO HIDRÁULICO DE PROTENSÃO MULTICORDOALHA Macaco de protensão Sistema de Protensão Monocordoalha MACACO DE PROTENSÃO MONOCORDOALHA MACACO DE PRÉ BLOCAGEM BOMBA HIDRÁULICA DE ALTA PRESSÃO Macaco de protensão Sistema de Protensão Monocordoalha Sistema Impacto Equipamento de protensão Macaco de protensão Sistema de Protensão Monocordoalha Macaco de protensão Sistema de Protensão Monocordoalha Macaco de protensão Sistema de Protensão Monocordoalha MACACO HIDRÁULICO DE PROTENSÃO MULTICORDOALHA BOMBA HIDRÁULICA DE ALTA PRESSÃO Macaco de protensão Sistema de Protensão Multicordoalha Sistema Protende Equipamento de protensão Múltipla Tensão Tipo AMC Macaco de protensão Sistema de Protensão Multicordoalha Sistema constituído de conexões à prova dágua nas ancoragens ativas intermediárias e passivas que tem a cavidade ao lado da cunha posteriormente coberta por uma tampa impermeável contendo material inibidor de corrosão Formados pela reunião de duas ou mais cordoalhas Confeccionados com cordoalhas de diâmetros 127 mm e 152 mm Componentes do sistema em CP Sistema Encapsulado ANCORAGEM PARA CORDOALHAS ENGRAXADAS Componentes do sistema em CP Sistema Encapsulado ANCORAGEM SISTEMA MONOCORDOALHA Componentes do sistema em CP Sistema Encapsulado Componentes do sistema em CP Cunha Projetadas para ter superfícies fortes e suportar grande pressão o interior das mesmas tem formato de serra dente o qual tem a finalidade de agarrar a cordoalha com EFICIÊNCIA e FORÇA Sua função é fixar as cordoalhas no bloco de ancoragem posteriormente ao processo de tensionamento do cabo Elementos cônicos bipartidos que não necessitam união de suas duas metades por anéis metálicos ou de borracha diferentemente dos elementos cônicos tripartidos que recebem esses componentes secundários Fabricadas a partir de barras laminadas levam tratamento térmico posterior a sua usinagem e dessa maneira requerem maior cuidado e precisão em todo o seu processo de fabricação Componentes do sistema em CP As emendas de bainha são asseguradas por meio de luvas externas feitas com o mesmo material das bainhas e diâmetro ligeiramente maior Emenda de cabo Peça normalmente feita com molas que unem duas pontas de cordoalhas e assim emendam e transferem a força de protensão de ponta a ponta do cabo Luva Peça de ferro fundido dúctil que aloja as cunhas e é usada para transferir a força de protensão para o concreto O furo troncocônico da placa de ancoragem para alojamento da cunha tem a superfície refular e rugosa Placa de Ancoragem Componentes do sistema em CP Bainhas Principal função é possibilitar a movimentação das cordoalhas durante a operação de protensão e receber a nata de cimento na operação de injeção São resistentes para suportar o peso dos respectivos cabos e garantir sua fixação e posicionamento Suas ondulações helicoidais lhes permitem flexibilidade longitudinal e rigidez transversal Bainhas usadas em vigas têm seção transversal circular enquanto em lajes usase bainhas chatas Sua escolha deve ser feita em função da quantidade de cordoalhas do cabo As emendas de bainha são asseguradas por meio de luvas externas feitas com o mesmo material das bainhas e diâmetro ligeiramente maior Componentes do sistema em CP Cabo de protensão Formados pela reunião de duas ou mais cordoalhas máx 37 Confeccionados com cordoalhas de diâmetros 127 mm e 152 mm Montagem de cabos Catálogo Rudloff Componentes do sistema em CP Cabo engraxado Fabricado por processo contínuo onde a cordoalha é coberta com graxa inibidora de corrosão e então revestida com uma capa de polietileno de alta densidade PEAD a qual constitui a bainha do cabo As bainhas de PEAD que revestem as cordoalhas devem ter espessura mínima da parede de 1mm e seção circular com diâmetro interno que permita o livre movimento da cordoalha em seu interior Devem ser impermeáveis duráveis e resistentes aos danos manuseio no transporte instalação concretagem e tensionamento A graxa de proteção anticorrosivalubrificante apresenta características que NÃO promovem ataque ao aço tanto no estado de repouso como no estado limite característico de tensão Componentes do sistema em CP Cabo Barreira Os cabos barreira são usados principalmente em prédios de estacionamento Estes são cordoalhas de aço de alta resistência esticadas ao longo das rampas ou ao redor do perímetro de um prédioestrutura a fim de evitar que um carro ou uma pessoa possa transpor a borda da laje Cordoalha mais usada é a de sete fios com diâmetro de 1270 mm É geralmente galvanizada ou revestida com plástico epóxi ou poliéster Componentes do sistema em CP Cadeira Dispositivo metálico ou plástico usado para apoiar e segurar os cabos de pós tração em sua respectiva posição de projeto a fim de evitar deslocamentos antes e durante a colocação do concreto Dispositivo contínuo usado para suportar os vergalhões e os cabos na parte inferior das lajes e garantir o cobrimento adequado Espaçador contínuo Componentes do sistema em CP Bloco de Ancoragem Bloco com furos cônicos que comportam as cunhas e resistem ao retorno das cordoalhas tracionadas O bloco de ancoragem é colocado após a concretagem e apoiase diretamente na superfície da placa de ancoragem Bico de Desprotensão Caso algum cabo tenha sido tracionado de maneira incorreta ou excessiva este auxilia a soltar a cordoalha da ancoragem e da cunha Pode também auxiliar no correto posicionamento do Macaco de Protensão Monocordoalha na extremidade da ancoragem Liberador de Macaco Caso o Macaco de Protensão Monocordoalha tenha ficado preso no cabo este produto irá auxiliar para que o macaco seja solto