AULA 01 - Protendido e Premoldado

8/18/2019 AULA 01 - Protendido e Premoldado

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Concreto Pré Moldado e

Protendido

Prof.: Fabio Paiva

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EMENTA DO CURSO:

UNIDADE 1 – O Aço e o Concreto Definição de concreto protendido. Cálculo de características geométricas. Cálculo de

tensões normais. utilização de aços de alta resistência nas peças de concreto protendido; Vantagens e desvantagens do concreto protendido. Tipo de protensão quanto ao processo

construtivo; Sistema de protensão no Brasil. O método dos estados limites.

UNIDADE 2 –

Dimensionamento conforme a NBR 6118/2003 Método dos estados limites. Tipos de protensão quanto aos estados limites de utilização.Dimensionamento em estado limite de utilização;

Dimensionamento e verificação de peças protendidas. Dimensionamento com utilizaçãode tabelas;

Estado limite último – verificação.


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EMENTA DO CURSO:

UNIDADE 3 –

Traçado Geométrico e Perdas Traçado geométrico. Perdas imediatas e progressivas – conceituação geral na pré e pós

tração; Perdas por atrito; Perdas por cravação das ancoragens.

UNIDADE 4 – Perdas II Perdas por encurtamento elástico do concreto; Perdas por retração do concreto. Forma de preenchimento e suas exigências; Perdas por fluência do concreto. Perdas por relaxação do aço.

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BIBLIOGRAFIA:

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

• ARAÚJO, J.M. Curso de concreto armado. 1.ed.:Editora Dunas, 4v., 2003.

• CARVALHO, Roberto Chust .Estruturas em concreto protendido, 1.ed.:Editora Pini, 2012.

• MELO, Carlos Emrich. Manual Munte de projetos em pré-fabricados de concreto, 2.ed.,:Editora PINI, 2007.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

• ABNT – Normas Técnicas para projeto e execução de estruturas de concreto.

• EMERICK, Alexandre A. Projeto e execução de lajes protendidas. Rio de janeiro: Interciência.

• GUERRIN, A; LAVAUR, R. Tratado de concreto armado. São Paulo: Hemus, 2002-2003. 6v.

• LEONHARDT, F. Construções de concreto. Rio de Janeiro: Interciência, 1979-1983. 6 v.

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Itens que serão abordados durante a aula:

Definição de concreto protendido

Vantagens e desvantagens do concreto protendido

Tipos de protensão quanto ao processo construtivo

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Definição de Concreto Protendido


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SOBRE O CONCRETO

O concreto é um dos materiais de construção mais importantes. Os elementosnecessários à execução do concreto em geral são cimento, agregados e água;

O concreto tem boa resistência à compressão. Resistências da ordem de 200Kgf/cm2(20MPa) a 500Kgf/cm2 (50MPa) em geral são utilizadas nas obras.

O concreto tem pequena resistência à tração, da ordem de 10% de resistência àcompressão. Além de pequena, a resistência à tração do concreto é pouco confiável. Defato, quando o concreto não é bem executado, a retração do mesmo pode provocarfissuras, que eliminam a resistência à tração do concreto, antes mesmo de atuar qualquersolicitação. Devido a essa natureza aleatória da resistência a tração do concreto, ela égeralmente desprezada nos cálculos.

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SOBRE O CONCRETO

Sendo o concreto um material de propriedades tão diferentes a compressão e a tração, o seucomportamento pode ser melhorado aplicando-se compressão prévia (isto é, protensão) nas regiões ondeas solicitações produzem tensões de tração.

A utilização de aços de elevada resistência, como armaduras de concreto armado, fica limitada pelafissuração do concreto. De fato, como os diferentes tipos de aço têm aproximadamente o mesmo módulode elasticidade, o emprego de aços com tensões de tração elevadas implica grande alongamento dosmesmos, o que, por sua vez, ocasiona fissuras muito abertas. A abertura exagerada das fissuras reduz a

proteção das armaduras contra corrosão, e é indesejável esteticamente pois causa uma sensação deinsegurança.


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SOBRE O CONCRETO PROTENDIDO

O artifício da protensão, aplicado ao concreto, consiste em introduzir na viga esforços prévios quereduzam ou anulem as tensões de tração no concreto sob ação das solicitações em serviço. Nessascondições minimiza-se a importância da fissuração como condição determinante de dimensionamentoda viga.

A protensão do concreto é realizada, na prática, por meio de cabos de aço de alta resistência,tracionados e ancorados no próprio concreto. O artifício da protensão desloca a faixa de trabalho doconcreto para o âmbito das compressões, onde o material é mais eficiente.

Com a protensão, aplicam-se tensões de compressão nas partes da seção tracionadas pelas solicitaçõesdos carregamentos.

Se as tensões de tração provocadas pelas cargas forem inferiores às tensões prévias de compressão, aseção continuará comprimida, não sofrendo fissuração.

• RESUMO

Protensão

É um processo pelo qual se introduz um estado prévio de tensõesem uma estrutura, com a finalidade de melhorar sua resistência ouseu comportamento sob diversas condições de carga (Pfeil, 1991).

NBR 7197 (1989) define peça de concreto protendido com sendo“aquela que é submetida a um sistema de forças especialmente epermanentemente aplicadas, chamadas forças de protensão e tais

que, em condições de utilização, quando agirem simultaneamentecom as demais ações, impeçam ou limitem a fissuração.”

Barril de madeira - (Hanai, 1999)

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HISTÓRICO

1886 – P.H. Jackson, São Francisco, Califórnia.

Patentes para protender pedras artificiais e arcos de concreto;

1888 – Dohering, Alemanha.Conseguiu patente para fabricar elementos de pisos com argamassa e arame estirado,utilizando este material para construção de lajes de piso;

1906 – Koenen,Pela primeira vez foi aplicada a pré-tensão com o intuito de evitar fissuração;

1908 – SteinerSugeriu um re-estiramento após ocorrerem as perdas por retração e deformação lentado concreto, afim de recuperar tais perdas;

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HISTÓRICO

1919 – K. Wettstein.Fabricou pranchas de concreto com pequena espessura, com cordas de piano fortementetencionadas. Foi o primeiro a usar aço de alta resistência submetido a elevadas tensões,embora ainda sem plena consciência do método ;

1923 – R.H. Dill, Alexandria, Nebraska.O primeiro a reconhecer que se deveria utilizar fios de alta resistência sob elevadas tensões;

1928 – Eugene Freyssinet,Estabeleceu as hipóteses fundamentais necessárias para o êxito obtido pelo concretoprotendido. Executou a primeira obra de concreto protendido.

1945 – criação da STUP (Sociétè Téchnique pour l´Utilization de la Précontrain) –desenvolvimento da protensão.


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HISTÓRICO

1949 – o concreto protendido começou a ser utilizado no Brasil – construção da Ponte do

Galeão.

Enegenheiro Carlos Freire Machado – pioneiro do concreto protendido no Brasil;

Sistemas de protensão desenvolvidos no Brasil: Sistema Rudloff (José Rudlof Manns) Sistema Do Prof. Pfeil (década de 60) Sistema MAC (1982)

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CONCEITOS GERAIS

O Concreto Protendido pode ser definido como um concreto submetido a um estadopermanente de tensões internas, introduzidas por uma armadura previamentetracionada, que se opõem, até limites desejados, às tensões provocadas por cargasexternas.

A protensão pode ser introduzida, por exemplo, com o objetivo de eliminar as

tensões de tração provocadas pelas cargas externas, evitando a fissuração. Oconcreto pode, portanto ser tratado como um material elástico e linear desde que astensões de compressão não atinjam valores elevados (< 0,5 fck ). Neste caso, a análisedas tensões e deformações pode ser feita facilmente empregando conceitos básicosda resistência dos materiais.


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CONCEITOS GERAISNuma viga protendida com um cabo reto localizado a uma distância “e”(excentricidade) do eixo

baricêntrico da seção transversal, onde:P = força de protensãoM = momento fletor causado pela carga qI = momento de inércia da seção transversal de concretoA = área da seção transversal de concreto

As tensões resultantes que atuam a uma distância y do cg da seção serão dadas por:

Onde M é omomento causadopela carga q.

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CONCEITOS GERAISA configuração mais adequada para o traçado do cabeamento de protensão é a parabólica,

conforme visto na figura abaixo. Esta configuração é responsável pela variação do momento devido à forçade protensão (Pe), devido à variação da excentricidade do cabo em cada uma das seções que constituem aviga.

Deve-se ressaltar que os conceitos apresentados acima só são válidos para peças no estado nãofissurado e sujeitas a tensões de compressão não muito elevadas onde a relação tensão-deformação doconcreto ainda pode ser considerada linear.


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Vantagens e desvantagens do

concreto protendido

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VANTAGENS:

• Emprego de aços de alta resistência: Esses aços não são viáveis no concretoarmado devido a presença de fissuras de abertura exagerada provocadas pelasgrandes deformações necessárias para explorar a sua alta resistência.

• Eliminação das tensões de tração: Havendo necessidade consegue-se eliminar as

tensões de tração e, portanto, a fissuração do concreto (descompressão).

• Redução das dimensões da seção transversal: O emprego obrigatório de aços dealta resistência, associado a concretos de maior resistência, permite a redução dasdimensões da seção transversal, com redução substancial do peso próprio.

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VANTAGENS:

• Diminuição da flecha: A protensão praticamente elimina a presença de seçõesfissuradas. Tem-se, assim, redução da flecha por eliminar a queda da rigidez a flexãocorrespondente à seção fissurada.

• Desenvolvimento de métodos construtivos: A protensão permite criar sistemasconstrutivos diversos: balanços sucessivos, premoldados, etc.

• Permite que a estrutura se recomponha após a atuação de uma sobrecarga

eventual não prevista. Cessada a causa, as fissuras abertas se fecham devido à açãoda força de protensão.

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DESVANTAGENS:

• Corrosão do aço de protensão: Assim como os aços do concreto armado asarmaduras de protensão também sofrem com a corrosão eletrolítica. Além dissoapresentam outro tipo de corrosão, denominada de “corrosão sob tensão” (stress-corrosion) fragilizando a seção da armadura, além de propiciar a ruptura frágil,motivo pelo qual a armadura protendida deve ser muito bem protegida.

• Perdas da força de protensão: são todas as perdas verificadas nos esforçosaplicados aos cabos de protensão.

• Qualidade da injeção de nata nas bainhas e da capa engraxada nas cordoalhasengraxadas.

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DESVANTAGENS:

• Forças altas nas ancoragens.

• As operações de protensão exigem equipamento e pessoal especializados, comcontrole permanente dos esforços aplicados e dos alongamentos dos cabos.

• De um modo geral, necessita de um controle de execução mais rigoroso.

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POR QUE USAR CONCRETO PROTENDIDO?

Sabe-se que as resistências de concreto, utilizadas em concreto protendido,são duas a três vezes maiores que as utilizadas em concreto armado. E os açosutilizados nos cabos de protensão têm resistência três a cinco vezes superiores àsdos aços usuais do concreto armado. Encarecendo o projeto.

Porém o sentido econômico do concreto protendido consiste no fato de queos aumentos percentuais de preço são muito inferiores aos acréscimos de resistência

utilizáveis, tanto para o concreto como para o aço de protensão.

X SEGURANÇA

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TIPOS DE PROTENSÃO

Variedades de concretos protendidos:

• Concreto protendido com aderência inicial

(Armadura de protensão pré-tracionada)

• Concreto protendido com aderência posterior

(Armadura de protensão pós-tracionada)

• Concreto protendido sem aderência(Armadura de protensão pós-tracionada)

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TIPOS DE PROTENSÃO

• Concreto protendido com aderência inicialÉ o concreto protendido em que o pré-alongamento da armadura ativa é feito utilizando-se

apoios independentes do elemento estrutural, antes do lançamento do concreto, sendo a ligação daarmadura de protensão com os referidos apoios desfeita após o endurecimento do concreto; aancoragem no concreto realiza-se só por aderência.

1ª FASE : DISTENSÃO DAARMADURA:

2ª FASE : CONCRETAGEMDA PEÇA

3ª FASE : CORTE DA ARMADURADE PROTENSÃO

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TIPOS DE PROTENSÃO

• Concreto protendido com aderência inicial

São exemplos de utilização deste tipo de protensão a fabricação de lajes alveolares e vigotasprotendidas para laje pré-moldada.

Pista de protensão para vigotas(acima) e o corte das vigotas eaplicação da protensão (ao lado)

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TIPOS DE PROTENSÃO

• Concreto protendido com aderência posteriorÉ o concreto protendido em que o pré-alongamento da armadura ativa é realizado após o

endurecimento do concreto, sendo utilizados, como apoios, partes do próprio elemento estrutural,criando posteriormente aderência com o concreto de modo permanente, através da injeção dasbainhas. Além da aderência a injeção da calda serve para proteger a armadura de protensão contra acorrosão.

1ª Fase: montagem das armaduraspassivas (transversal e longitudinal)

e fixação das bainhas metálicas nos

estribos com as cordoalhas em seu

interior (ou com enfiação posterior,

dependendo do traçado e da

extensão do cabo), seguindo acurvatura definida no projeto.

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TIPOS DE PROTENSÃO


2ª Fase: após a montagem das armaduras ativa epassiva, é montada a fôrma e concretada a peça.

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TIPOS DE PROTENSÃO


3ª Fase: após o concreto adquirir a resistêncianecessária é executada a protensão.

4ª Fase: para criar aderência entre concreto e armadura éfeita a injeção de calda de cimento, o que também protegea armadura contra a corrosão.

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TIPOS DE PROTENSÃO


São exemplos de utilização deste tipo de protensão a fabricação de dormentes pós-tensionado.

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TIPOS DE PROTENSÃO

• Concreto protendido sem aderênciaÉ o concreto protendido em que o pré-alongamento da armadura ativa é realizado após o

endurecimento do concreto, sendo utilizados, como apoios, partes do próprio elemento estrutural,mas não sendo criada aderência com o concreto, ficando a armadura ligada ao concreto apenas empontos localizados.

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TIPOS DE PROTENSÃO

• Concreto protendido sem aderência

Pode ser com elementos internos:

Laje plana de edifício

O emprego da protensão nãoaderente sofreu um grande aumentoapós a produção, em nosso país, dascordoalhas engraxadas e plastificadas,particularmente em lajes planas deedifícios comerciais e residências,bem como em pisos industriais eaeroportuários, sendo, nestes casos,

utilizados como elementos deprotensão internos às estruturas deconcreto.

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TIPOS DE PROTENSÃO

• Concreto protendido sem aderênciaPode ser com elementos externos (caso de reforço de estruturas):

PROTENSÃO EXTERNA COM REFORÇO DE ESTRUTURA

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