Aula 2: Materiais e Sistemas de Protensão

Aula 2 Materiais e Sistemas de Protensão Profª Heike Elias Koller Terçafeira DEFINIÇÕES Concreto protendido é a peça cuja armadura é previamente alongada por equipamentos especiais Tem a finalidade de impedir ou limitar a fissuração e os deslocamentos da estrutura Podem melhorar o aproveitamento de aços de alta resistência no ELU Resistência do concreto de 25 MPa a 50 MPa Resistência das armaduras 1450 MPa a 1900 MPa VANTAGENS Emprego de aços de alta resistência esses aços não são usados em peças de concreto armado porque levaria o concreto a grandes deformações para atingir todo o seu desempenho Eliminação das tensões de tração é possível eliminar as tensões de tração e consequentemente a fissuração do concreto Redução das dimensões transversais com o uso de aço e concreto de alta resistência é possível a redução das dimensões transversais e redução do peso próprio VANTAGENS A protensão também favorece a resitência ao cisalhamento reduzindo a força cortante efetiva A protensão elimina a presença de seções fissuradas ou seja existe uma redução da flecha Desenvolvimento de métodos construtivos como balanço sucessivo prémoldado etc DESVANTAGENS Corrosão do aço de protensão as armadura sobre corrosão sob tensão diminuindo a seção da armadura e pode até causar a ruptura frágil Perdas de propensão são todas as perdas verificadas nos esforços aplicados no cabos de protensão podendo ser Perdas imediatas acontecem durante a operação de estiramento e acoragem dos cabos DESVANTAGENS Perdas por atrito produzidas com o atrito do cabo com peças adjacentes Perdas nas ancoragens provocadas por movimentos nas cunhas de ancoragem quando o esforço no cabo é transferido do macaco para a placa de apoio Perdas por encurtamento elástico do concreto Perdas por retração e fluência do concreto que são produzidas por encurtamento reações químicas e do comportamento viscoso DESVANTAGENS Perdas por relaxação do aço que são produzidas por queda da tensão nos aços de alta resistência quando ancoradas nas extremidades Qualidade da injeção de nata nas bainhas e da capa engraxada nas cordoalhas Forças elevadas nas ancoragens Controle de execução mais rigoroso Cuidados especiais em estruturas hiperestáticas DESVANTAGENS Perdas por relaxação do aço que são produzidas por queda da tensão nos aços de alta resistência quando ancoradas nas extremidades Qualidade da injeção de nata nas bainhas e da capa engraxada nas cordoalhas Forças elevadas nas ancoragens Controle de execução mais rigoroso Cuidados especiais em estruturas hiperestáticas DESVANTAGENS Perdas por relaxação do aço que são produzidas por queda da tensão nos aços de alta resistência quando ancoradas nas extremidades Qualidade da injeção de nata nas bainhas e da capa engraxada nas cordoalhas Forças elevadas nas ancoragens Controle de execução mais rigoroso Cuidados especiais em estruturas hiperestáticas MASP Vão maior que 70m Ponte Estaiada Ponte em arco Barragens Muros de Arrimo ARMADURA DE PROTENSÃO É constituída por barras fios isolados por cordoalhas e feixes O elemento principal da armadura ativa é chamado de cabo As barras de aço para protensão são apresentadas de forma rosqueadas com nervuras laminadas a quente Dywidag ARMADURA DE PROTENSÃO Os fios de aço para concreto protendido são padronizados pela NBR 7482 As cordoalhas são constituídas de 2 3 ou 7 fios e são padronizados pela NBR 7483 1 CUNHAS 2 CAPS 3 POCKET FORMERS 4 PLACA DE ANCORAGEM 5 TUBOS Detalhes de Dispositivos de Protensão Placa de ancoragem e bainha metálica Ancoragens ativas Bloco Placa Alimentador pinjeção Funil Bainha Cordoalhas Graxa para proteção permanente contra corrosão Capa plástica Cordoalhas ARMADURA DE PROTENSÃO As armaduras de protensão são submetidas a tensões de tração acima de 50 da sua resistência a ruptura Nessas condições a armadura apresenta perda de tensão denominada relaxação do aço Os aços são classificados como Relaxação normal RN quando a tensão pode atingir cerca de 12 da tensão inicial Relaxação Baixa na qual 𝜎𝑝𝑟 35𝜎𝑝𝑖 CP Concreto Protendido fptk Resistência arrastística de ruptura em kNcm² Tabela 1 Características físicas e mecânicas de fios produzidos pela Belgo Mineira FIOS DIÂMETRO NOMINAL mm ÁREA APROX mm² ÁREA MÍNIMA mm² MASSA APROX kgkm TENSÃO MÍNIMA DE RUPTURA MPa kgfmm² TENSÃO MÍNIMA A 1 DE ALONGAMENTO MPa kgfmm² ALONGAPÓS RUPTURA ARMADURA DE PROTENSÃO 𝑓𝑝𝑦𝑘 resistência característica convencional de escoamento que conduz a tensão de 02 da deformação permanente Módulo de elasticidade 𝐸𝑝 210𝐺𝑃𝑎 As cordoalhas tem módulo de deformação 𝐸𝑝 195000𝑀𝑃𝑎 𝑓𝑝𝑦𝑘 é considerada correspondente à deformação de 01 Tabela 2 Características físicas e mecânicas das cordoalhas produzidas pela Belgo Mineira CORDOALHAS DIÂM mm ÁREA NOM APROX mm² ÁREA MÍNIMA APROX mm² MASSA APROX kgkm CARGA MÍNIMA DE RUPTURA kN kgf CARGA MÍNIMA A 1 DE ALONGAMENTO kN kgf ALONG APÓS RUPT ARMADURA PASSIVA É qualquer armadura que não seja previamente alongada São as armaduras usuais de concreto armado É constituídas de estribos cisalhamento armaduras construtivas armaduras de pele armaduras de controle de fissuras e armaduras para garantir a resistência última a flexão Armadura Ativa prétracionada Pode ser chamada de protensão com aderência inicial O préalongamento é feito utilizandose apoios independentes da peça antes do lançamento do concreto Após o endurecimento do concreto a ligação entre os apoios é desfeita A ancoragem do concreto realizase só por aderência Seção transversal de uma viga com prétensão Armadura Ativa pós tracionada Pode ser chamada de protensão com aderência posterior O alongamento da armadura é realizado após o endurecimento do concreto através de injeção das bainhas Concretagem com a bainha embutida na peça Colocação da armadura Aplicação da protensão Fixação da armadura estirada ancorada Injeção de nata de cimento grout estabelecendo aderência entre armadura e concreto Tubo plástico 1519 Tubo Ø int 12 Chapa metálica esp 03 a 05 mm Solda R ao R externo da bainha Armadura Ativa pós tracionada sem aderência Pode ser chamada de protensão sem aderência Aquele em que a armadura ativa só adere ao concreto em pontos localizados NÍVEIS DE PROTENSÃO Estão relacionados com a intensidade da força de protensão A força de protensão é uma função da proporção de armadura ativa utilizada em relação a armadura passiva São três tipos Protensão Completa Protensão Limitada Protensão Parcial CARGA Estados Limites de Serviço ou utilização Estão relacionados à durabilidade das estruturas aparência conforto do usuário e boa utilização funcional Os Estados Liites de Serviço são Estado Limite de Descompressão ELSD Estado Limite de Formação de Fissuras ELSF Estado Limite de Abertura de Fissuras ELSW Estados Limites de Descompressão ELSD Estado no qual toda a seção transversal está comprimida Apenas em um ou mais pontos a seção transversal tem a tensão normal nula Calculada no estádio I não havendo tração no restante da seção Só existe tração na região de ancoragem que será resistido por armadura passiva Estados Limites de Formação de Fissuras ELSF Estado limite no qual se atinge a máxima tensão de tração na seção Calculada no estádio I concreto não fissurado e comportamento elástico linear dos materiais A resistência a tração na flexão é dado por 𝑓𝑐𝑡𝑓𝑙 12 𝑓𝑐𝑡𝑘𝑖𝑛𝑓 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝𝑒ç𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑒çã𝑜 𝑇 𝑓𝑐𝑡𝑓𝑙 15 𝑓𝑐𝑡𝑘𝑖𝑛𝑓 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑠𝑒çã𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟 Sendo 𝑓𝑐𝑡𝑘𝑖𝑛𝑓 021 𝑓𝑐𝑘 23 Estados Limites de Abertura de Fissuras ELSW A verificação da segurança aos estados limites de abertura de fissuras deve ser feita calculandose as tensões nas barras da armadura de tração no estádio II Deverá ser feito pra cada grupo de elementos das armaduras passiva e de protensão exceto os cabos da bainha ou cordoalha engraxada A área de concreto a ser considerada 𝐴𝑐𝑟 é constituída por um retângulo cujos lados não são maiores que 7𝑖 7 φi Estados Limites de Abertura de Fissuras ELSW A gradeza da abertura das fissuras pode ser obtida pelas equações 𝑤𝑘 1 𝑖 𝜎𝑆𝑖 3𝜎𝑆𝑖 10 2η𝑖 075 𝐸𝑠 𝑓𝑐𝑡 𝑤𝑘 1 𝑖 𝜎𝑆𝑖 10 2η𝑖 075 𝐸𝑠 4 𝜌𝑟𝑖 45 Sendo 𝐴𝑐𝑟𝑖 é a área da região de envolvimeno protegida pela barra 𝑖 é o diâmetro da barra que protege a região de envolvimento considerada Estados Limites de Abertura de Fissuras ELSW 𝜌𝑟𝑖 é a taxa de armadura passiva ou ativa aderente que não esteja dentro da bainha 𝜎𝑠 é a tensão de tração no centro de gravidade da armadura considerada estádio II O cálculo no estádio II pode ser feito considerando a relação 𝛼𝑒 15 P