Módulo

Concreto Protendido I Aspectos gerais e processo construtivo

INTRODUÇÃO

Definição Vantagens

Desvantagens

Definição de protensão • A protensão é o artifício de introduzir numa

estrutura um estado prévio de tensões de compressão para melhorar o comportamento da mesma frente às diversas solicitações.

Vantagens • Reduz as quantidades necessárias de concreto e de

aço, devido ao emprego eficiente de materiais de maior resistência. Estrutura mais leve e esbelta;

• Reduz as tensões de tração provocadas pela flexão e pelos esforços cortantes, diminuindo a quantidade de estribos;

• Favorece o uso generalizado da pré-moldagem ao eliminar fissuração na etapa de transporte das peças;

• Reduz necessidade de manutenção;

Vantagens • Ótima relação custo-benefício;

• Segurança e durabilidade;

• Equilibra grande parte do carregamento atuante, reduzindo deslocamentos finais (flechas);

• Ótima qualidade do acabamento;

• Menor incidência de fissuras, o que permite uso em ambientes agressivos;

Vantagens • Como equilibra grande parte do carregamento

atuante, pode ser encarada como prova de carga para a peça protendida;

• Maior resistência à fadiga;

Desvantagens • Não tem, não tem, não tem, não tem, não tem, não

tem, não tem, não tem, não tem, não tem, não tem, não tem, não tem, não tem, não tem, não tem, não tem,

Desvantagens • O concreto de maior resistência exige controle

tecnológico mais rigoroso;

• Os aços de protensão exigem cuidados maiores contra a corrosão;

• Posicionamento dos cabos deve ser feito com grande precisão para evitar comportamento inadequado;

• Exige equipamentos e mão-de-obra especializados, com controle permanente do alongamento.

Desvantagens • Protensão é força ativa! Erros de projeto ou de

construção podem resultar em ruína. Item 17.2.4.2 e 17.2.4.3 da NBR 6118:2014 recomenda verificar ELU no ato da protensão;

• Maior exigência no projeto e na construção;

• Considerações da NBR 6118/2014

• 17.2.4.2 Protensão

• 17.2.4.2.1 Generalidades

• Na verificação do ELU devem ser considerados, além do efeito de outras ações, apenas os esforços solicitantes hiperestáticos de protensão. Os isostáticos de protensão não podem ser incluídos.

• A consideração das armaduras ativas nos esforços resistentes deve ser feita a partir dos diagramas tensão-deformação especificados em 8.4.5 e da consideração dos pré-alongamentos delas.

• Esses pré-alongamentos devem ser calculados com base nas tensões iniciais de protensão com valores de cálculo (ver 11.7.1) e com a consideração de perdas na idade t em exame (ver 9.6.3).

• 17.2.4.3 Estado-limite último no ato da protensão

• 17.2.4.3.1 Generalidades

• Além das hipóteses básicas apresentadas em 17.2.3, devem ainda ser respeitadas as seguintes hipóteses suplementares:

• a) considera-se resistência característica do concreto fckj aquela correspondente à idade fi ctícia j (em dias), no ato da protensão, sendo que a resistência de fckj deve ser claramente especificada no projeto;

• b) para esta verificação, admitem-se os seguintes valores para os coeficientes de ponderação, com as cargas que efetivamente atuarem nessa ocasião:

• γc = 1,2; γs = 1,15; γp = 1,0 na pré-tração; γp = 1,1 na pós-tração; γf = 1,0 para as ações desfavoráveis; γf = 0,9 para as ações favoráveis.

TIPOS DE PROTENSÃO - CLASSIFICAÇÃO

Quanto à aderência ao concreto Quanto ao processo executivo Quanto ao nível de protensão

Quanto à aderência ao concreto • Protensão aderente:

Sistema no qual se injeta nata de cimento nas bainhas para promover a aderência da armadura de protensão ao concreto e protegê-la da corrosão;

• Protensão não aderente:

Sistema no qual não existe aderência entre a armadura de protensão e o concreto;

Protensão aderente • Características:

Cordoalhas podem ser colocadas nas bainhas antes ou depois da concretagem, permitindo união de peças pré-fabricadas por meio da protensão;

A nata de cimento injetada nas bainhas oferece maior proteção contra a corrosão;

Maior resistência ao fogo em caso de incêndio;

Pode-se considerar a armadura ativa no cálculo do ELU para reduzir a armadura passiva necessária;

Protensão aderente • Por que fazer?

Permite que a armadura de protensão e o concreto trabalhem em conjunto (de forma integrada);

Se um cabo for cortado ou se romper, a estrutura absorverá as tensões resultantes do rompimento;

A perda de força será localizada, pois a aderência permite que o comprimento remanescente do cabo conserve a protensão.

Protensão não aderente • Características:

O coeficiente de atrito entre cabo e bainha é menor que no sistema aderente, reduzindo perdas por atrito;

Cordoalhas podem ser instaladas uma a uma ou em feixes. São protendidas e ancoradas individualmente;

Cordoalhas recebem proteção anticorrosiva de fábrica, mas as ancoragens convencionais não. Por isso, a princípio, não é recomendada para ambientes agressivos;

Protensão não aderente Eventuais falhas nas ancoragens significam desativação

instantânea do cabo;

Execução de furos ou chumbamentos deve ser evitada para não comprometer integridade da cordoalha;

Ausência de nata de cimento ao redor das cordoalhas diminui a proteção contra o fogo;

Cabos engraxados permitem maiores excentricidades em sua disposição;

Protensão não aderente • Por que fazer?

Usa equipamentos leves (bom para obras pequenas);

Competitiva com concreto armado convencional para edifícios de pequenos vãos;

Cabos mais leves, flexíveis e de fácil manuseio que permitem curvas e desvios;

Melhor aproveitamento da altura útil da peça, pois cabo fica junto à borda superior ou inferior da bainha;

Quanto ao processo executivo • Protensão aderente:

Pré-tração;

Pós-tração com aderência posterior;

• Protensão não-aderente:

Pós-tração com cabos internos;

Pós-tração com cabos externos;

Quanto ao processo executivo • Pré-tração:

Cabos são sempre internos;

Estiramento dos cabos antecede a concretagem;

Ancoragem dos cabos é feita ao longo do comprimento da peça, sem uso de dispositivos mecânicos;

Normalmente é feita em pistas de protensão.

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Quanto ao processo executivo • Pós-tração com aderência posterior:

Cabos são sempre internos;

Estiramento dos cabos é feito após cura do concreto;

Ancoragem dos cabos é feita nas extremidades da peça, por meio de dispositivos mecânicos;

Bainhas metálicas preenchidas com nata de cimento após colocação das cordoalhas;

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Quanto ao processo executivo • Pós-tração sem aderência:

Com cabos internos:

Estiramento dos cabos é feito após cura do concreto;

Ancoragem dos cabos é feita nas extremidades da peça, por meio de dispositivos mecânicos;

Bainhas metálicas ou plásticas. No caso de bainhas metálicas, a injeção é feita com graxa.

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Com cabos externos:

Cabos são geralmente retilíneos ou poligonais, com desvios feitos em selas de apoio colocadas nas faces laterais da peça;

O estiramento dos cabos é realizado após a cura do concreto;

Bainhas metálicas ou plásticas.

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Quanto ao nível de protensão • Protensão parcial (nível I):

Para ambientes com agressividade fraca (pré-tração) a moderada (pré e pós-tração);

• Protensão limitada (nível II): Para ambientes com agressividade moderada (pré-

tração) a muito forte (pós-tração);

• Protensão completa (nível III): Para ambientes com agressividade forte a muito forte

(apenas pré-tração);

Cobrimento nominal – 6118-2014

MATERIAIS, PEÇAS E EQUIPAMENTOS

Concreto, aço e nata de cimento Peças componentes da armadura ativa

Equipamento de protensão

Materiais • Concreto:

Resistência do concreto: a NBR 6118 (ABNT, 2014): recomenda mínimo de 25 MPa e máximo de 90 MPa;

Traço especificado pelo engenheiro, de preferência definido em estudo de dosagem;

Cimentos recomendados em função do processo construtivo, os quais devem atender às normas técnicas específicas. Atenção aos sais de cloro e enxofre!!

Materiais • Cimentos recomendados para a produção de

concreto protendido pré-tracionado, conforme ABCP (2002):

Comum: CP I e CP I S;

Composto: CP II Z e CP II F;

Alta resistência inicial: CP V;

Cimento branco estrutural: CPB;

Materiais • Cimentos recomendados para a produção de

concreto protendido pós-tracionado, conforme ABCP (2002):

Comum: CP I e CP I S;

Composto: CP II E, CP II Z, CP II F;

Alto forno: CP III;

Pozolânico: CP IV;

Alta resistência inicial: CP V;

Cimento branco estrutural: CPB;

Materiais • Aço:

Atender às normas técnicas

específicas de desempenho

mecânico (NBR 7482);

Fios, barras e cordoalhas;

Cordoalhas engraxadas;

Cordoalhas revestidas com

poliestireno extrudado;

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Materiais • Cimentos recomendados para caldas de injeção:

Rudloff: comum (CP I e CP I S), composto (CP II E*, CP II Z e CP II F), com fc28 = 32 MPa;

Protende: comum (CP I e CP I S), composto (CP II F, CP II E), com fc28 não especificada;

Possibilidade de uso de aditivos;

* Desde que tenha, no máximo, 0,10% de cloretos e 0,20% de enxofre proveniente de sulfetos (exigência de comprovação experimental).

Peças • Quando está pronta, a ancoragem fica assim...

Fonte: www.prepon.com.br

Placa Bloco

Bainha Funil

Cunhas

Peças • Ancoragens ativa e passiva:

Fonte: www.prepon.com.br

• Ancoragens para emenda de cordoalhas:

Peças

Fonte: www.prepon.com.br

• Ancoragens para emenda de fios:

Peças

Fonte: www.prepon.com.br

Peças • Bainhas

Permitem movimento de cordoalhas durante a protensão;

Recebe a nata de cimento que promove a aderência do aço ao concreto;

Fonte: www.prepon.com.br

Peças • Blocos de ancoragem:

Fonte: www.prepon.com.br

Peças • Cunhas e porta cunhas

Fonte: www.prepon.com.br

Peças • Purgadores

Fabricante recomenda colocar 1 peça a cada 400 cm em cabos retos, ou nos pontos altos do traçado nos cabos curvos;

Atender às exigências do projeto e/ou do fabricante.

Fonte: www.coplas.com.br

Equipamentos • Atuador hidráulico

Fonte: www.prepon.com.br

Equipamentos • Bomba injetora de nata:

Coletor

Misturador

Bomba injetora

Fonte: www.rudlof.com.br

PROCESSO DE PROTENSÃO

Preparação Protensão

Ancoragem/cravação Acabamento

Processo de protensão • Preparação:

Retirar fôrmas dos nichos;

Limpeza da área de apoio do bloco de ancoragem;

Colocação dos blocos e das cunhas (montagem das ancoragens);

Posicionamento de equipamentos para a próxima etapa: a operação de protensão

Processo de protensão • Operação de protensão:

Resistência do concreto deve ser maior que a estipulada como mínima para realizar a protensão (ver projeto estrutural);

Cordoalhas são tracionadas de acordo com a força prevista no projeto estrutural;

Controlar força de protensão durante o processo anotando-se a pressão observada no manômetro e o correspondente alongamento dos cabos;

Processo de protensão • Ancoragem /cravação:

Observar leituras de pressão no manômetro do atuador hidráulico;

Ao atingir carga prevista (ou alongamento) no projeto estrutural, finaliza-se a protensão. A pressão no atuador é aliviada e as cordoalhas se ancoram imediatamente no bloco;

Remoção do equipamento de protensão.

Processo de protensão • Acabamento:

Após liberação da protensão, cortar sobras das cordoalhas com esmeril (NUNCA com maçarico!);

Realizar fechamento dos nichos (preenchimento com concreto para proteger as ancoragens da corrosão);

Em caso de protensão com aderência, realizar injeção de nata.

PROCESSO DE INJEÇÃO

Recomendações para a execução Características da nata

Equipamento de injeção

Processo de injeção • Recomendações para a execução:

Planejar a logística do processo de injeção;

Realizar injeção em até 15 dias após a protensão;

Seguir composição da nata definida em estudo prévio de dosagem;

Controlar propriedades da nata durante o processo mediante ensaios adequados (resistência, exsudação, retração, expansão, fluidez, tempo de pega);

Processo de injeção • Recomendações para a execução:

Evitar chuva ou sol forte. Ideal é pela manhã, após queda de temperatura do concreto durante a noite;

Havendo necessidade de injeção em temperatura maior que 35°C ou menor que 5°C, utilizar de medidas que evitem a retração precoce da nata ou o congelamento da mesma (risco de danos ao equipamento de injeção);

Processo de injeção • Recomendações para a execução:

Pouco antes da injeção, lavar os cabos com água potável removendo-a, posteriormente, com ar comprimido (preferível);

Lavar equipamento de injeção com água potável ao final de cada operação ou a cada 3 horas.

Iniciar injeção a partir da extremidade mais baixa da peça.

Processo de injeção • Recomendações para a execução:

A nata deve ser injetada de modo que pelo menos 70% da expansão livre ocorra dentro da bainha;

Nos cabos de várias curvaturas, durante a injeção, fechar o purgador no qual houve saída de nata com fluidez idêntica à da nata no início da operação. Continuar a injeção até que toda a bainha esteja preenchida com nata.

Processo de injeção • Recomendações para a execução:

Fechamento de purgadores intermediários deve ser feito por dobramento e amarração após verificação da ausência de bolhas;

Após o término da injeção, fechar respiro de injeção sem perda de nata;

O corte ou remoção dos respiros pode ser efetuado após 24 h do término da injeção.

Processo de injeção • Características da nata de injeção:

Fluidez de 9 s a 15 s no ensaio de cone Marsh;

Fluidez deve ser mantida por tempo mínimo de 3 h para assegurar qualidade no processo de injeção;

Manter temperatura da nata baixa (menor que 10°C) para não haver perda de fluidez;

Resistência à compressão: maior que 25 MPa;

Processo de injeção • Características da nata de injeção:

Nata composta de cimento, água potável e aditivos;

Relação água/cimento: 0,38 a 0,50;

Ausência de agentes agressivos ao aço (sais de cloro e de enxofre);

Tempos de início (a 30°C) e fim de pega superiores a 2h e 3h, respectivamente;

Exsudação < 2% e expansão de 3% a 4%;

Processo de injeção • Características da nata de injeção:

Água potável isenta de detergentes e com teor de cloro inferior a 500 mg/L;

Aditivos plastificantes, retardadores de pega ou expansores, com tipo escolhido em função dos cabos e compatibilidade com cimento comprovada por ensaios;

Processo de injeção • Equipamento de injeção:

Equipamentos de injeção e acessórios devem resistir à pressão mínima de 15 kgf/cm2;

Recomenda-se que a pressão efetiva de injeção esteja entre 3 kgf/cm2 e 8 kgf/cm2, sendo mais indicada a pressão de 5 kgf/cm2;

Cabos verticais podem exigir maiores pressões. Aumentar controle da velocidade de injeção para evitar incorporação de ar.

APLICAÇÕES

Componentes estruturais protendidos Exemplos de obras que empregaram protensão

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Outras aplicações • Telhas de concreto;

• Painéis de fechamento;

• Etc.

Leitura complementar • CAUDURO, E. L. Manual para a boa execução de

estruturas protendidas usando cordoalhas de aço engraxadas e plastificadas.

Processo executivo

Vídeo 1: Execução de laje pós-tracionada – passo a passo