1-Introdução ao Concreto Protendido

Prévia do material em texto

INTRODUÇÃO AO CONCRETO PROTENDIDO
Eng° Civil Esp. Nielson A. Silva
Docente
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
PARTE I – ASPECTOS CONSTRUTIVOS
INTRODUÇÃO
SISTEMAS DE PROTENSÃO
MATERIAIS EMPREGADOS NO CONCRETO PROTENDIDO
EQUIPAMENTOS PARA PROTENSÃO
PERDAS DE PROTENSÃO
PARTE II – ASPECTOS DE PROJETO
CÁLCULO DAS PERDAS DE PROTENSÃO
DIMENSIONAMENTO A FLEXÃO
DIMENSIONAMENTO A FORÇA CORTANTE
HIPERESTÁTICOS DE PROTENSÃO
INTRODUÇÃO DAS FORÇAS DE PROTENSÃO
LEONHARDT, F. Construções de Concreto. Vol. 5: Concreto
Protendido. Rio de Janeiro: Interciência, 1983.
PFEIL, W. Concreto Protendido. 2ª. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 1988.
HANAI, J. B. Fundamentos do Concreto Protendido. E-book. São Carlos: EESC-USP, 2005.
Emerick, A. A. Projeto e Execução de Lajes Protendidas. E-
book. Brasília, 2002.
NBR 6118/03 – Projeto de Estruturas de Concreto –
Procedimento.
LUCHI, L. A. R. - Notas de Aula - 2012.
No seu surgimento, o concreto protendido visava eliminar totalmente as tensões de tração (protensão completa). Hoje em dia, a tendência é de se permitir alguma fissuração na peça, como um concreto armado melhorado (protensão parcial).
Protensão: introduzir um estado prévio de tensões na estrutura a fim de melhorar sua resistência e deformabilidade.
viga de concreto armado em serviço, submetida a
momento fletor positivo:
o momento externo positivo é equilibrado pelo binário interno composto pelo concreto e pelo aço;
CONCRETO ARMADO  fissuração;
armadura, ao ser solicitada, se alonga, ocasionando o aparecimento de fissuras;
utilizar aços de alta resistência?  grandes aberturas de fissuras, devido aos grandes alongamentos da armadura;
tensões de escoamento:
Aço CA-25  250 MPa;
Aço CA-50  500 MPa;
Aço CA-60  600 MPa.
estas tensões são compatíveis com as aberturas de fissuras aceitáveis (0,2 a 0,4 mm);
Flecha é inversamente proporcional à rigidez à flexão
(EI);
A parte fissurada não contribui na inércia;
Conclusão: quanto maior a fissuração, maior a flecha.
A protensão consiste em introduzir esforços que anulem ou reduzam as tensões de tração no concreto sob solicitações.
Ela é obtida através de cabos de aço de alta resistência, tracionados e ancorados no concreto.
O concreto fica previamente comprimido, tornando-o um material mais eficiente.
Materiais que compõem o concreto (cimento, pedra, areia e água)  grande disponibilidade e baixo custo;
Boa resistência a compressão do concreto (usualmente fck 25 MPa a 50 MPa);
Baixa resistência a tração do concreto (cerca de 10% do fck), geralmente desprezada;
concreto possui comportamento bom à compressão e ruim à tração  melhoria através de uma compressão prévia (protensão) nas regiões onde poderia haver tração.
8
0,25
12	12
22,2.62
inf
sup
b.h3	0,2.0,53
 100 kN.m
M 
 8,33.10	m

Winf  y
 8,33.10	m

Wsup  y
 2,083.10	m
I 	
A  0,2.0,5  0,1 m2
3	3
 0,25
I	2,083.103
3	3
I	2,083.103
3	4
sup
sup
 12.000 kN / m2  12 MPa

 M .ysup 	M
100
I	W	 8,33103

inf
inf
 12.000 kN / m2  12 MPa

 M .yinf 	M
100
I	W	8,33103

Aplicando uma protensão centrada (no CG da seção) de 1.200 kN, teremos:
P
 12 MPa
 N  1200.103
A	0,1

Somando-se as tensões provenientes das cargas externas e as tensões devido à protensão:
9,6 MPa
Psup
 N 	M	 1200.103  1200.103.0,15 
A	W	0,1	 8,33103
sup

Deslocando a força para a face inferior, aplica-se a protensão excêntrica a seguir:
Pinf
 33,6 MPa
1200.10	.0,15


 N 	M	1200.10
A	Winf	0,1
3
8,33103
3

Somando-se as tensões provenientes das cargas externas e as tensões devido à protensão:
A protensão utilizada foi excessiva, já que na face inferior não só se eliminou a tração, como também apareceu uma compressão adicional. Desta forma, obtemos a protensão excêntrica correta:
0,15
inf	inf
P inf
P.

 1   12000  P  429 kN

 0
100	  P 	 P.0,15

 8,33.103	0,1
W	A	W	8,33.103	0,1	8,33103
 Mg q  N  MP
 inf   g q inf  
Concluindo:
Nota-se que a protensão excêntrica é mais eficiente que a centrada. Conseguiu-se anular a tração inferior com uma força de 429 kN. Além disso, a tensão de compressão da face superior sofreu uma redução substancial.
Excentricidade variável  acompanha diagrama usual de momentos fletores.
emprego de aços de alta resistência:
no concreto armado provocariam grandes aberturas de fissuras;
no concreto protendido são necessários pelas perdas de protensão.
controle das tensões de tração:
se necessário podem ser eliminadas;
se possível permiti-las, pode-se controlar a abertura das fissuras.
permite vencer vãos maiores que o concreto armado;
para o mesmo vão permite redução da seção
transversal;
facilita o uso da pré-fabricação, bem como oferece melhoria na condição de transporte;
diminuição da flecha, pelo aumento da rigidez;
permite o desenvolvimento de métodos construtivos como consolos sucessivos.
No concreto protendido se utilizam concretos com resistências 2 a 3 vezes maiores que no concreto armado; os aços possuem resistência 4 a 5 vezes maiores. O aumento na resistência global da peça é muito maior que o conseqüente aumento no custo.
O concreto protendido é vantajoso:
Edificações com vãos a partir de 8 metros para lajes sem vigas;
Pontes em viga com vãos maiores que 25 metros.
Armaduras ativas (protendidas): são constituídas pelos cabos
de aço, pré-esticados e ancorados nas extremidades;
Armaduras passivas ou frouxas: são constituídas pelas barras de aço usuais de concreto armado, utilizadas nas seguintes posições:
armaduras longitudinais: para melhorar o comportamento
da viga e controlar a fissuração;
armaduras transversais (estribos): resistir aos esforços de
cisalhamento (modelo de treliça).
Armaduras locais (fretagem): nos pontos de ancoragem das armaduras ativas, destinam-se a evitar a ruptura local do concreto;
Armaduras regionais (introdução de tensões): visam garantir
o espalhamento das tensões para a seção integral da viga.
Pontes (diversos métodos, exemplo: consolos sucessivos)
Passarelas de pedestres
Galpões e edifícios industriais
Silos (protensão circular)
Estruturas arrojadas (ex. Museu de Arte Contemporânea em Niterói, RJ)
Edifícios construídos por pré-fabricação