Capitulo 3 Sistemas de protensao

Prévia do material em texto

CAPÍTULO 3 – SISTEMAS DE PROTENSÃO 
 
3.1 CABOS PROTENDIDOS ADERENTES E NÃO ADERENTES 
a) Cabos protendidos aderentes 
Têm suas extremidades ancoradas no concreto e o próprio cabo incorporado à viga, com 
aderência. Além de aplicarem o esforço de protensão ao concreto, podem ainda funcionar como 
armadura de concreto armado convencional, graças à aderência entre o cabo e o concreto. Essa 
característica é de grande importância no comportamento da viga, entre os estágios de fissuração 
e de ruptura. 
Os cabos aderentes, da mesma forma que as armaduras de concreto armado, limitam a abertura 
das fissuras, conduzindo a um grande número de fissuras de pequena abertura, oferecendo 
melhor proteção contra a corrosão das armaduras. 
b) Cabos protendidos não aderentes 
Têm suas extremidades ancoradas no concreto, porém não se acham incorporados à viga, não 
havendo aderência entre os cabos e o concreto. Estes cabos funcionam apenas como 
instrumentos de aplicação do esforço de protensão. Sua contribuição para a resistência à ruptura 
da peça é limitada pois não podem atuar como armadura de concreto armado, por ausência da 
aderência entre o concreto e os cabos. 
Nos cabos não aderentes, a abertura de uma fissura se dilui num comprimento muito grande do 
cabo. Obtém-se assim, um pequeno número de fissuras com grande abertura. O emprego de 
cabos não aderentes é limitado a situações em que a fissuração e a ruptura têm importância 
secundária, ou então quando se deseja poder substituir ou reprotender os cabos. 
3.2 ARMADURA SUPLEMENTAR 
As estruturas de concreto protendido são também armadas com quantidades moderadas de 
armadura usual de concreto armado, a qual se denomina armadura suplementar ou passiva. 
A armadura suplementar tem as seguintes funções: 
• Na fase de execução Æ impede ou controla fissuras provocadas por retração do concreto; 
• No estágio pós-fissuratório da viga Æ controla a abertura das fissuras; 
• No estado limite último de ruptura Æ colabora com uma parcela do esforço de tração (a 
outra parcela é dada pela armadura de protensão). 
Cap. 3 – Sistemas de Protensão 2 de 11 
3.3 SISTEMAS DE PROTENSÃO COM FIOS E CORDOALHAS DE AÇO 
a) Protensão com aderência inicial (ou protensão em bancada) 
É obtida esticando-se a armadura de protensão antes do endurecimento do concreto – armadura 
pré-tracionada. Os fios ou cordoalhas de protensão são esticados entre blocos de ancoragem 
fixos e são assim concretados. Obtém-se assim uma aderência imediata entre a armadura de 
protensão e o concreto. Após o concreto ter adquirido maturidade suficiente, as armaduras são 
desligadas dos blocos de ancoragem, de modo que a força de protensão se transfere ao concreto 
por aderência ou por dispositivos de ancoragem. 
Constroem-se pistas de protensão com comprimentos que podem chegar a mais de 200 metros, 
com encontros rígidos nas extremidades, servindo de blocos de ancoragens. Os cabos são 
ancorados em um extremo e esticados a partir do outro. As armaduras protendidas podem ser 
retilíneas ou poligonais. 
 
 
 
b) Protensão com aderência posterior 
A armadura de protensão é colocada solta no interior de bainhas dispostas no interior da peça a 
concretar. Após o endurecimento do concreto, a armadura de protensão é tensionada e ancorada 
nas extremidades da peça – armadura pós-tracionada. A aderência se obtém injetando-se as 
bainhas, após a protensão, com argamassa ou nata de cimento, a qual também protege contra a 
corrosão. 
Quanto à posição relativa do cabo e da peça de concreto, podemos ter: 
• cabos internos: são colocados no interior da peça de concreto, envolvidos por bainhas que 
impedem o contato com o concreto; 
• cabos externos: os cabos ficam no exterior da peça de concreto. 
c) Concreto protendido sem aderência 
A armadura de protensão fica solta no interior das bainhas, sendo capaz de deslizar. Pode-se 
prescindir da aderência, quando a armadura passiva for dimensionada com bastante folga, de 
modo a garantir a capacidade resistente e a capacidade de utilização. Neste caso, a armadura de 
protensão deve ser protegida contra a corrosão no interior das bainhas. Os cabos de protensão 
sem aderência permitem a substituição em caso de necessidade. 
Cap. 3 – Sistemas de Protensão 3 de 11 
3.4 SISTEMAS DE ANCORAGENS 
3.4.1 Ancoragens por aderência 
a) Fios ou cabos ancorados individualmente 
A ancoragem por aderência é empregada em geral para protensão com aderência inicial. A força a 
ancorar é cerca de 3 a 4 vezes maior que na ancoragem de barras de concreto armado de mesma 
seção transversal. A ancoragem por aderência, para forças tão elevadas, só pode ser garantida se 
for desenvolvida uma aderência mecânica, ou seja, quando a armadura de protensão for 
nervurada, para que se produza um endenteamento entre a armadura de protensão e o concreto. 
No caso de cordoalhas de 7 fios, o deslizamento é impedido pelo “efeito de saca-rolha”. No caso 
de forças elevadas, geralmente é necessário adotar uma armadura transversal para absorver 
estas forças, de preferência na forma de uma espiral cintando a região da ancoragem. 
b) Ancoragem de feixes de fios 
Os feixes de fios são dispostos em leque na extremidade do cabo de protensão por fora da 
bainha. Adota-se uma armadura em espiral em torno dos fios, que serve para cintar o concreto da 
região da ancoragem. A espiral deve também envolver a região de alargamento dos fios, a qual se 
estende até a bainha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) Ancoragens em leque 
Para o caso de grandes cabos de protensão, constituídos de fios ou cordoalhas, foram 
desenvolvidas ancoragens em leque. Neste caso, a partir de um determinado ponto, a bainha se 
alarga em forma de trombeta e os fios ou cordoalhas são dispostos ordenadamente seguindo a 
direção do alargamento, até um ponto em que o espaçamento entre eles seja suficiente para que 
o concreto os envolva e a aderência necessária possa ser desenvolvida. Neste ponto, a trombeta 
é fechada por uma chapa perfurada, por onde os fios são introduzidos e fixados em suas posições 
definitivas. 
Cap. 3 – Sistemas de Protensão 4 de 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Ancoragem em leque 
3.4.2 Ancoragens em laço 
Os fios ou cordoalhas da armadura de protensão também podem ser ancorados em forma de laço. 
Este laço pode ser montado na fôrma antes da concretagem ou pode ser colocado em volta de 
blocos de concreto pré-fabricados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cap. 3 – Sistemas de Protensão 5 de 11 
As ancoragens em laço também podem ser empregadas com raios de curvatura pequenos, desde 
que o concreto seja blindado com uma chapa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.4.3 Ancoragens por meio de roscas e porcas 
A ancoragem por meio de roscas e porcas aplica-se ao caso de barras redondas. No caso de aços 
de alta resistência, a rosca é executada através de laminação a frio. Devem ser utilizadas porcas 
com formatos especiais a fim de evitar a supersolicitação dos primeiros fios da rosca e, também, 
melhorar a resistência à fadiga. Para ancoragem passiva é suficiente uma porca reforçada em 
forma de disco, dentro de uma espira. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Dyckerhoff & Widmann AG (Dywidag) foi a primeira a utilizar o conceito de protensão com 
barras, desenvolvendo barras rosqueadas denominadas Gewi e DW, nas quais as nervuras são 
laminadas em forma de rosca. Para ancoragem passiva, a Dywidag prefere uma placa de 
ancoragem retangular, a qual é diretamente aparafusada à barra, dispensando o emprego de 
armadura em espiral. A protensão é aplicada na barra atravésde um macaco hidráulico que se 
apóia na ancoragem (placa). A bomba estica o aço através do macaco até alcançar a tensão 
desejada. Esta bomba pode ser de acionamento manual ou elétrico, o que possibilita uma maior 
flexibilidade segundo as características do local da obra. Durante este processo, a porca da 
ancoragem é girada com uma chave de modo a ficar sempre encostada na ancoragem (placa) e 
assim segurar a tensão aplicada pela bomba. Uma injetora de alta pressão é utilizada para fazer a 
Cap. 3 – Sistemas de Protensão 6 de 11 
injeção de nata de cimento dentro do tirante. A injeção permite obter de forma simples e eficaz 
uma proteção contra corrosão do cabo protendido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.4.4 Ancoragens por meio de cunhas 
A ancoragem por meio de cunhas é muito antiga. É necessário um endenteamento entre a 
armadura de protensão e a cunha, que só pode ser conseguido através de um processo 
controlado do grau de dureza da cunha. Distinguem-se dois tipos de cunhas: 
a) Cunhas deslizantes 
No caso de uma cunha deslizante, a armadura de protensão é esticada pelo macaco hidráulico e 
movimenta-se entre as cunhas que ainda estão soltas. Por ocasião do afrouxamento da força de 
protensão, e em consequência do movimento de recuo da armadura de protensão a ele 
associado, as cunhas são puxadas para dentro do bloco de ancoragem por meio das forças de 
atrito. Devido a este deslizamento (encunhamento), a força de protensão diminui. Em geral, o 
encunhamento é da ordem de vários milímetros (4 mm a 10 mm). 
b) Cunhas cravadas 
Neste caso, as cunhas são cravadas hidraulicamente após ser atingido o alongamento previsto 
para o cabo. Ao se afrouxar o macaco, surge ainda um pequeno encunhamento, ocasionando uma 
perda no alongamento dos fios de aço. As cunhas cravadas são também utilizadas como 
ancoragens passivas, as quais são concretadas diretamente nas fôrmas e que, por isso, não 
podem ser tensionadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cap. 3 – Sistemas de Protensão 7 de 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Blocos de ancoragem 
 
 Cunhas 
3.4.5 Ancoragens ativas e ancoragens passivas 
a) Ancoragens ativas 
As ancoragens ativas mais simples são as montadas nas faces extremas da estrutura. Neste caso, 
pode-se montar uma placa de ancoragem sobre a superfície do concreto, de modo que em 
princípio, só é necessário prender à forma a bainha ou o alargamento em trombeta. Em muitos 
casos, os cabos chegam à extremidade da viga com diversas inclinações, quando então a face 
extrema da peça deve ter uma forma poligonal, pois as placas de ancoragem devem estar 
perpendiculares ao eixo do cabo de protensão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Ancoragens passivas 
Em muitos casos, há conveniência técnica ou econômica em se protender o cabo apenas em uma 
extremidade, colocando-se na outra extremidade uma ancoragem passiva. As ancoragens 
passivas podem ser obtidas das seguintes maneiras: 
Cap. 3 – Sistemas de Protensão 8 de 11 
• por atrito e aderência das extremidades dos fios, em contato direto com o concreto; 
 
 
 
 
 
 
 
 
• por meio de laços, colocadas no interior do concreto; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• por ancoragens normais usando cunhas, com as cunhas pré-cravadas; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.5 BAINHAS DOS CABOS DE PROTENSÃO 
Para a protensão com aderência posterior, a armadura de protensão deve ser colocada dentro de 
tubos – denominados bainhas – onde possa deslizar com o mínimo de atrito possível. As bainhas 
são fabricadas, geralmente, com chapas de aço de 0,2 mm a 3,5 mm de espessura e possuem 
uma superfície ondulada em hélice, para que se possam utilizar luvas rosqueadas para as 
emendas. Estas ondulações transversais ajudam a enrijecer a bainha e melhorar a aderência 
entre o concreto e a nata de injeção, devido às saliências e reentrâncias. A bainha deve, 
entretanto, ter uma certa flexibilidade, para permitir as curvas dos cabos, previstas nos projetos. 
Cap. 3 – Sistemas de Protensão 9 de 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exigências relativas às bainhas: 
• boa rigidez e flexibilidade 
• estanqueidade dos cordões de solda 
• grandes comprimentos de fabricação 
• os respiros devem estar firmemente conectados à bainha 
3.6 EQUIPAMENTOS DE PROTENSÃO 
a) Equipamentos para armaduras pré-tracionadas 
• Dispositivos de tracionamento – Geralmente constituídos por macacos hidráulicos. A 
protensão pode ser efetuada esticando-se uma cordoalha de cada vez, com macacos de 
pequena capacidade e longo curso, ou esticando-se todas as cordoalhas de uma só vez, 
empurrando-se o bloco de ancoragem móvel com um conjunto de macacos de longo 
curso. 
 
Cap. 3 – Sistemas de Protensão 10 de 11 
• Dispositivos de mudança de direção das armaduras 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Equipamentos para armaduras pós-tracionadas 
A protensão da armadura pós-tracionada é feita, na maioria dos casos, através de macacos 
hidráulicos. Os modernos equipamentos hidráulicos permitem uma concentração de potência 
dificilmente alcançada por outros meios mecânicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.7 INJEÇÃO DE CABOS INTERNOS PÓS-TRACIONADOS 
Os cabos protendidos no interior de bainhas são injetados com uma nata de cimento. A nata de 
injeção serve para a obtenção da aderência posterior da armadura de protensão com o concreto e 
como proteção contra a corrosão. Ela é um importante componente de todas as estruturas de 
concreto protendido com aderência posterior. A injeção deve ser aplicada continuamente até o 
enchimento da bainha, comprovado pela saída de nata nos respiros ou nas extremidades. 
Cap. 3 – Sistemas de Protensão 11 de 11 
Exigências relativas às natas de cimento para injeção: 
• a retração deve ser pequena 
• devem ter boa fluidez e escoamento (recomendam-se aditivos) 
• o cimento e os aditivos não podem conter cloro 
• a quantidade de água deve ser a menor possível 
• agregados na forma de pó de pedra não podem ultrapassar 20% do peso do cimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Bomba de injeção