ENSAIOS DESTRUTIVOS E NÃO DESTRUTIVOS, Trabalhos de Engenharia Civil

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CENTRO UNIVERSITÁRIO LUTERANO DE SANTARÉM

ENGENHARIA CIVIL

ÁDRIA LIMA

KLEBER FARIA

PEDRO HENRIQUE

processo de protensão

SANTARÉM

ÁDRIA LIMA

KLEBER FARIA

PEDRO HENRIQUE

processo de protensão

Trabalho apresentado a disciplina Concreto Protendido curso de Engenharia Civil do CEULS/ ULBRA, como requisito parcial para obtenção de nota, referente ao Grau 1.

Orientador: Prof. Hugo Aquino.

SANTARÉM

Introdução

A utilização do concreto armado é um dos métodos mais usados na construção civil atualmente, contudo existe sempre a busca para melhorias que possam auxiliar não somente no menor custo para a realização de uma obra, mas que busque também o melhor uso do ambiente. Sendo assim, o concreto protendido foi um método criado que permite a criação de vãos livres bem maiores do que os convencionais.

A protensão é um artifício que consiste em introduzir em qualquer estrutura um estado prévio de tensões capaz de melhorar a resistência ou o seu comportamento de acordo com as cargas. Nas estruturas de concreto protendido a tração é combatida com tensões de compressão obtidas com a protensão do concreto, portanto torna-se responsável pela tração e compressão.

Além de possibilitar maiores vãos a protensão traz consigo um menor peso estrutural, economia de concreto e aço, maior controle tecnológico durante a execução dentre outros benefícios.

Diante disso, o presente trabalho buscar demonstrar como é feito o procedimento de protensão em uma situação real. Para tanto, foi feito primeiramente uma pesquisa bibliográfica a cerca dos elementos envolvidos nesse processo e, posteriormente, fez-se uma analise da realização de protensão de uma viga de uma obra localizada em uma obra da cidade de Santarém.

Materiais e equpamentos para Protensão

Para se entender o processo de protensão é necessário, primeiramente, conhecer os elementos envolvidos. Diante disso, serão apresentadas as características do concreto e do aço empregados em estruturas protendidas, e também os materiais e equipamentos empregados em bainhas, nos sistemas de protensão e nas operações de protensão.

Concreto

Primeiramente, a utilização de concreto e aço de alta resistência, contribui em geral para a redução das dimensões da seção da peça protendida, consequentemente diminuindo o peso próprio da mesma. Usualmente, a introdução de forças de protensão pode causar solicitações elevadas nas peças de concreto no ato ou imediatamente após a protensão da peça, quando comparadas com as solicitações que surgem em serviço. Pelo fato do módulo de elasticidade ser proporcional à resistência do concreto, os concretos de alta resistência tem módulo mais elevado, o que acaba por reduzir as deformações imediatas, bem como as deformações que ocorrem ao longo do tempo decorrentes da fluência e da retração do concreto.

Aço

Os aços usados no concreto protendido caracterizam-se por elevada resistência e pela ausência de patamar de escoamento. São sensivelmente mais econômicos que os aços normalmente empregados na construção com concreto armado, já que sua resistência pode ser, aproximadamente, até três vezes maior. Os aços de alta resistência podem ser fornecidos também em grandes comprimentos, na forma de fios e cordoalhas, evitando-se assim os problemas relacionados com a emenda da armadura em peças estruturais de grandes vãos

Aços para protensão podem ser encontrados de diversas formas, onde pode-se destacar: Fios trefilados de aço carbono, com diâmetro variando de 3 a 8 mm , que podem ser fornecidos em rolos ou bobinas; Cordoalhas, conjunto de fios enrolados em forma de hélice, e podem possuir 2, 3 ou 7 fios; Barras de aço-liga de alta resistência, laminados a quente e com diâmetros superiores a 12mm e com comprimento limitado.

Os aços para protensão também se diferenciam pela modalidade de tratamento, que engloba as seguintes classes:

Ancoragem por meio de cunhas

Basicamente existem dois tipos de cunha. A primeira onde os fios ou cordoalhas passam por dentro do cone macho e do cone fêmea, e o segundo onde o cone macho é dividido em três partes iguais e possui um furo longitudinal por onde passam os fios ou cordoalhas. A cunha dividida em três partes iguais também é conhecida como cunha tripartida.

No primeiro caso, a cunha consiste em uma peça de metal tronco-cônico com dentes que mordem o aço de protensão (cordoalha) durante a transferência da força de protensão do macaco hidráulico para a ancoragem. Os dentes são adoçados na ponta mais fina para assegurar o desenvolvimento gradual da força do cabo sobre o comprimento da cunha. Cunhas bipartidas são normalmente usadas para cabos monocordoalhas.

Ancoragem por meio de rosca e parafuso

Geralmente o sistema de rosca e parafuso é empregado em barras maciças de aço de protensão, mas eventualmente pode ser empregado com fios ou cordoalhas. Os sistemas mais conhecidos comercialmente são: Macalloy (Inglaterra) e Dywidag (Alemanha). O sistema de funcionamento da ancoragem se dá da seguinte forma: o macaco hidráulico é conectado ao parafuso por meio de uma peça específica que traciona o cabo. Quando o alongamento e o esforço previsto no projeto são alcançados, a ancoragem é efetuada de forma efetiva apertando-se a porca na placa de apoio

Ancoragem passiva ou morta

Dependendo de consideração de ordem técnica ou econômica do projeto, é possível aplicar protensão ao cabo apenas em uma extremidade. Enquanto uma extremidade possui ancoragem ativa, na outra é colocada uma ancoragem passiva, também chamada de ancoragem morta.

As ancoragens passivas podem ser obtidas por atrito e aderência das extremidades dos fios, em contato direto com o concreto; através de laços ou alças, colocadas no interior do concreto; por ancoragens normais com as cunhas pré-cravadas ou por dispositivos mecânicos especiais.

A ancoragem morta costuma ser empregada em estruturas com grandes vãos, por conta das perdas de protensão ao longo do elemento que podem se tornar elevadas.

Macacos Hidráulicos

O objetivo principal do macaco hidráulico é aplicar a força de protensão aos cabos. Esse equipamento passou a ser fabricado no fim da Segunda Guerra Mundial, para o acionamento do trem de pouso dos aviões.

Ele é responsável por introduzir elevadas tensões nas armaduras, sendo que essas tensões podem chegar até a ordem de 50kN/cm² que equivalem a uma pressão de 5000m de coluna d’água.

Durante a execução da protensão, o controle da tensão aplicada à armadura é através de um manômetro e o estiramento da armadura é verificado em uma escala milimétrica fixada no macaco.

Processo de protensão

A seguir será feita uma descrição do processo de protensão tendo como modelo o procedimento feito em uma viga do novo terminal hidroviário de Santarém.

Dados

Os parâmetros de projeto da obra estudada são:

a. Sistema de protensão sem aderência, com uso de mono-cordoalhas engraxadas;

b. Concreto com fck=21 e 30 Mpa;

c. Aço de protensão: CP – 190 RB – EP;

d. Mono-cordoalhas de diâmetro de 12,7 mm;

e. Força de protenção de 15 tF;

f. Ancoragens Passivas pré-blocadas;

g. Ancoragens ativas protegidas;

Projeto

As figuras de 1 a 5 mostram a viga, o posicionamento dos cabos de proteção dentro dela, bem

como o detalhamento dos dispositivos de ancoragem utilizados.

Figura 1 – Esquema de posicionamento dos cabos e ancoragens

Fonte: AutoCad (2018)

Figura 4 – Detalhamento ancoragem passiva

Fonte: AutoCad (2018)

Figura 5 – Detalhamento ancoragem ativa

Fonte: AutoCad (2018)

Procedimento

Montagem Dos Cabos

Centraliza-se cada cabo na fôrma de borda de acordo com os espaçamentos mostrados na planta de locação dos cabos. Marca-se na fôrma de borda o local de cada ancoragem ativa, espaçando-as de acordo com o detalhamento das ancoragens mostrado nesses desenhos.

Figura 6 - Perfuração

Fonte: MARTINS (2019)

Perfuram-se orifícios na fôrma de borda onde as ancoragens ativas forem requeridas (Figura 6). Engraxa-se a ponta cônica estreita das fôrmas plásticas para nicho e encaixa-se dentro das placas de ancoragem. Insira cada conjunto no orifício perfurado e pregue o conjunto perpendicularmente à fôrma de borda com pregos, conforme mostrado na figura.

Figura 7 – Corte placa de ancoragem

Inicia-se pelos locais onde estão situadas as ancoragens mortas. Os cabos são amarrados nas barras de apoio. Deve-se ter cuidado ao amarrar os cabos para não apertar com o arame em demasia e cortar a bainha plástica.

Na viga, é colocada toda a armadura auxiliar e de fretagem de ancoragem, como nos desenhos de montagem. Coloque toda a armadura de reforço conforme indicado nas plantas de armação e plantas estruturais. Os cabos têm preferência em relação às armaduras convencionais e conduítes.

Lançamento Do Concreto

Durante o lançamento do concreto, os cabos e vergalhões devem ser mantidos em suas respectivas posições, Figura 10. Se os cabos se moverem para fora da posição designada, eles devem ser ajustados para a posição correta antes do início dos procedimentos de lançamento.

Figura 10 - Concretagem

Fonte: Empresa responsável (2019) É recomendada a vibração adequada do concreto nas imediações da região de ancoragem dos cabos. Toma-se cuidado para não super/subvibrar o concreto na zona de ancoragem dos cabos. Atenta-se também para não deslocar os cabos ao espalhar o concreto. Quando o concreto estiver sendo bombeado, os dutos devem ser apoiados acima dos cabos e não descansar sobre eles. Não se coloca o vibrador sobre os cabos.

Protensão Do Cabo

As operações de protensão não são iniciadas até que os testes dos corpos de prova curados nas condições do canteiro de obras tenham atingido a resistência mínima à compressão.

Verifica-se se as mandíbulas do macaco estão limpas e pulveriza-se o mesmo com um lubrificante de grafite somente a superfície de deslizamento.

Os anteparos ou as fôrmas de borda da laje são removidos tão logo quanto possível. Isso permitirá a fácil remoção da fôrma plástica do nicho e a limpeza da cavidade da placa de ancoragem enquanto o concreto ainda está verde.

As cavidades das placas de ancoragem são inspecionadas para verificar se estão limpas. Insere-se o par de cunhas lado a lado dentro da placa de ancoragem ativa. As cunhas devem ser espaçadas igualmente e inseridas uniformemente dentro da cavidade da placa de ancoragem.

O excesso de graxa é limpo da cordoalha. E, usando um gabarito, marca-se a cordoalha com pintura spray. No caso dos cabos duplamente ativos, marca-se ambas as extremidades antes da protensão.

Revisa-se o gráfico de calibração do macaco para determinar a pressão requerida no mesmo. Somente pessoal treinado e qualificado deve ter permissão para ficar próximo ao equipamento de protensão durante o seu uso.

É verificado se o pistão de cravação do macaco está completamente retraído. O macaco de protensão é posicionado sobre a cordoalha assegurando-se de que o nariz dele está apoiado sobre o centro da placa de ancoragem. Encaixa-se a mandíbula do macaco uniformemente sobre a cordoalha, caso contrário as mandíbulas podem ser danificadas ou romper a cordoalha.

Figura 11 – Macaco hidráulico

Fonte: Empresa responsável (2019)

Protende-se com a pressão requerida. Cravam-se as cunhas e retrai o macaco de protensão. Remove-se o macaco da cordoalha, é medido e registrado o alongamento com uma tolerância de +/- 3 mm.

Depois que a aprovação do engenheiro foi obtida, as pontas do lado ativo devem ser cortadas. A cordoalha deve ser cortada deixando-se uma pequena ponta de 13 a 20 mm fora da cunha e permitindo que haja um cobrimento de 25 mm em relação à face do concreto.

Depois que as pontas de cordoalhas do lado ativo foram cortadas, a parte exposta da placa de ancoragem deve ser coberta com um material preventivo contra corrosão. Os nichos de protensão devem ser preenchidos com aplicação de graute que não sofra retração e não contenha metálicos.

Conclusão

Através do estudo bibliográfico foi possível conhecer mais detalhadamente a cerca dos elementos envolvidos na protensão e suas características. Como a necessidade de um concreto de alta resistencia para a dimuição da seção da peça. Além da resistência e economia de se usar aços específicos para protensão. Juntamente com a relevância de se entender os tipos de ancoragens existentes e identificar em que caso cada uma se aplica.

Posteriormente, foi feito o estudo de caso da protensão de uma viga em uma obra de Santarém. Por meio do qual pôde-se entender todo o processo envolvido na realização da protensão, os cuidados que devem ser tomados com o posicionamento dos cabos e equipamentos, assim como ver como é feito o detalhamento em projeto.

referências

AUTODESK,INC. AutoCAD. Versão 2018. EUA, 2018. Software para Windows.

CAUDURO, Eugênio. Manual para a Boa Execução de Estruturas Protendidas Usando

Cordoalhas de Aço Engraxadas e Plastificadas. 2 ed. São Paulo, 2002.

CÉSAR JR, K.; VERÍSSIMO, G. CONCRETO PROTENDIDO : Fundamentos Básicos. 4

ed. Viçosa: UFV, 1998.

GOMES JUNIOR, Humberto. Vigas Protendidas: Estudo Da Norma E Modelagem Com

Auxílio De Programa De Análise Comercial. 2009. Trabalho de Conclusão de Curso

(Graduação em Engenharia Civil) – Departamento de Mecânica Aplicada e Estruturas,

Universidade Federal Do Rio De Janeiro, Rio dejaneiro, 2009

MARTINS, Juliana. PROTENSÃO DE LAJE - Passo a passo. Brasil: EQUIPE DE OBRA,

2013. Disponível em: https://http://www.clubedoconcreto.com.br/2017/03/protensao-de-laje-

passo-passo.html. Acesso em: 2 mar. 2019.

TRIMBLE. SketchUp. Versão 2017. EUA,2017. Software para Windows.