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Comportamento do Concreto Armado aço

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Aula 9 – Características do Aço 
 
CONCRETO 
 
 
 
 
 
102 
 
 
Aula 9: Características do Aço 
 
Numa estrutura de concreto armado, o aço tem como função básica resistir aos esforços de 
tração. Isso ocorre pois o concreto não possui resistência à tração suficiente para absorver os 
esforços solicitantes de uma edificação. Nesta lógica, durante a realização do cálculo 
estrutural, as regiões sujeitas aos esforços de tração devem ser armadas. Por exemplo, no 
caso de lajes simplesmente apoiadas, sob a ação de cargas verticais dirigidas de cima para 
baixo, a armadura deve ser colocada na face inferior da laje. O trabalho solidário do concreto 
com o aço é possível graças às compatibilidades física e química que ocorrem entre os dois 
materiais. 
 
1. O Aço 
O aço é uma liga metálica composta principalmente de ferro e de pequenas 
quantidades de carbono, podendo ser acrescido de outros materiais como Pb, Si, Mg, S, P 
ou Cr, e apresentando boa resistência e ductilidade. A principal diferença entre aço e ferro 
diz respeito ao teor de carbono: o aço possui um teor inferior a 2,04% e o ferro, possui um 
teor entre 2,04% e 6,7%. O aço estrutural utilizado na construção civil possui teores de 
carbono da ordem de 0,08 % a 0, 5 %. 
A armadura que é colocada dentro do concreto livre de tensão (sem ser previamente 
alongada) é chamada de armadura passivas e o concreto neste caso é chamado de concreto 
armado. Esta armadura é constituída de fios e barras (vide NBR 7480/1996), e na sua 
designação é usado o prefixo CA (concreto armado). Para estruturas de concreto 
protendido, o aço é denominado CP. 
Classificam-se como barras os produtos de diâmetro nominal igual ou superior a 5,0 
mm obtidos por laminação a quente, sem posterior deformação a frio, e como fios os 
produtos com dimensão nominal igual ou inferior a 10,0 mm obtidos por trefilação ou outro 
processo equivalente, como por exemplo, estiramento. As barras são classificadas nas 
categorias CA-25 e CA-50 e os fios na categoria CA-60. É importante salientar que a revisão 
da normalização NBR 7480/1996 omite a classificação dos aços em classe “A” (barras 
obtidas por laminação a quente sem posterior deformação a frio) e “B” (barras e fios 
obtidos por deformação a frio), mas realça a existência de duas classes de aços. 
Aula 9 – Características do Aço 
 
UNIDADE 3 – PREPARAÇÃO DO CONCRETO 
 
 
 
 
 
103 
 
 
A nomenclatura dos aços usados em estruturas de concreto armado é dada em função 
da sua tensão de escoamento (fyk) dada em kgf/mm². Assim, para um aço CA-50 a tensão de 
escoamento é de 50 kgf/mm². 
Deve-se lembrar de que o aço mais utilizado nas obras correntes é o CA-50 cujas barras 
são obtidas por laminação a quente de tarugos de lingotamento contínuo. 
As barras de aço (CA50) são fornecidas normalmente com comprimentos de 12 m, em 
feixes amarrados de 1000 kg ou 2000 kg, e devem ser fabricadas segundo especificações da 
NBR 7480, sendo considerados diâmetros nominais maiores ou iguais a 5,0 mm e obtidos 
exclusivamente por laminação a quente. 
O aço CA-60 é obtido por trefilação de máquina, e se caracteriza pela alta resistência, o 
que proporciona estruturas de concreto armado mais leves, e pelos entalhes, que 
aumentam ligeiramente a aderência do aço ao concreto. Estes aços são normalmente 
empregados para fabricação de lajes, tubos concreto, lajes treliçadas, estribos de vigas e 
pilares, estruturas pré-moldadas de pequena espessura, etc. São fornecidos em bitolas finas 
e em rolos com peso aproximado de 170 kg, barras de 120 m de comprimento, em feixes 
amarrados de 1000 kg, em estocadores e bobinas de 1500 kg para uso industrial fornecido 
em bitolas finas, e é mais usado em lajes e estribos de vigas e pilares. 
O aço CA-25 por ser bastante dúctil, é normalmente usado quando se requer grandes 
diâmetros ou quando o detalhamento exige dobramentos sucessivos. 
Sempre que houver perigo de confusão no canteiro de obras, é proibido o emprego 
simultâneo de diferentes categorias de aço. Entretanto, esse emprego é permitido desde 
que uma das categorias seja empregada na armadura longitudinal e a outra na armadura 
transversal das vigas e pilares. A armadura deve ser identificada quanto ao produtor, à 
categoria do material e o seu respectivo diâmetro nominal, através de marcas em relevo ou 
etiquetas. 
2. Bitolas Comerciais 
As barras de aço CA-50 são fornecidas normalmente com comprimento de 12 metros, 
em feixes amarrados de 1000 kg ou 2000 kg, e devem ser fabricadas segundo especificações 
da NBR 7480/1996, sendo considerados diâmetros nominais maiores ou iguais a 5,0 mm e 
obtidos exclusivamente por laminação a quente. Os fios são aço CA-60. 
Aula 9 – Características do Aço 
 
CONCRETO 
 
 
 
 
 
104 
 
 
 
Obs.: apesar de normalizado, o diâmetro de 22 mm não é comercializado. 
Para efeito de detalhamento, serão consideradas as seguintes bitolas e respectivas 
áreas: 
 
3. Propriedades Gerais 
3.1. Tipos de Superfícies 
Os fios e as barras podem ser lisos ou providos de saliências ou mossas. As barras lisas 
não possuem saliências suficientes em sua superfície, portanto elas têm pouca aderência ao 
concreto quando comparadas com as nervuradas. As propriedades mecânicas exigidas para 
Aula 9 – Características do Aço 
 
UNIDADE 3 – PREPARAÇÃO DO CONCRETO 
 
 
 
 
 
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barras e fios de aço destinados para as armaduras de concreto armado são especificadas na 
tabela a seguir: 
 
Obs.: na tabela anterior, define-se limite de resistência (LR) como sendo a força 
máxima suportada pelo material na qual ele se rompe, ou seja, é o ponto máximo da 
resistência de uma barra, valor este que é obtido pela leitura direta na máquina de tração. 
Para ensaios de dobramento, os corpos de prova são submetidos a um dobramento de 
180º em pino de diâmetro padronizado, sendo considerado aprovado quando não 
apresenta quebra ou fissura na região dobrada. Este ensaio tenta reproduzir as condições 
em que os materiais serão utilizados nas obras. Os diâmetros dos pinos exigidos pelo ensaio 
são indicados na tabela abaixo, conforme Anexo B da NBR 7480 e são: 
 
Quando da execução de armaduras nas obras, a utilização da Norma NBR 7480 e os 
pinos anteriormente citados não é correta, já que ela só é aplicada para liberação do 
produto nos laboratórios das usinas ou no controle tecnológico de obras. Então, neste caso 
deve5se adotar como referência as recomendações da NBR 6118 onde são determinadas as 
Aula 9 – Características do Aço 
 
CONCRETO 
 
 
 
 
 
106 
 
 
condições a obedecer no projeto, na execução e no controle de obras de concreto armado. 
De acordo com esta norma os diâmetros dos pinos a serem utilizados no dobramento de 
barras devem ser: 
 
O dobramento em obra é realizado em uma mesa de dobra, normalmente uma 
bancada de madeira conforme esquematizado abaixo: 
 
Algumas das propriedades numéricas dos aços são: 
• Massa Específica: pode-se assumir para massa específica do aço para 
concreto armado o valor de 7850 kg/m³; 
• Coeficiente de Dilatação Térmica: pode-se utilizar o mesmo valor utilizado 
para o concreto, que é de α = 10−5 oC−1 para intervalos de temperatura entre –
20 graus a 150 graus; 
• Módulo de Elasticidade: para qualquer tipo de aço admite-se que o módulo 
de elasticidade é Es = 210 GPa = 210.000 MPa; 
• Diagrama Tensão-Deformação Específica: as características dos aços são 
verificadas mediante ensaios de resistência à tração, dobramento e 
aderência. Para os cálculos no estado limite último e no estado limite de 
serviço, a normalização recomenda que se empregue o diagrama simplificado 
abaixo, considerando-se comportamentos iguais na compressão e na tração. 
O valor Ԑuk representa o valor da deformação naruptura, e para aços sem 
patamar de escoamento o valor de fyk é o valor da tensão correspondente à 
deformação permanente de 2 ‰. O valor máximo da deformação à tração é 
tomado como 10 ‰ (alongamento de ruptura), e o valor máximo da 
deformação à compressão é de 3,5 ‰ (encurtamento de ruptura), para que 
haja coerência com o encurtamento máximo do concreto. Assim: 
Aula 9 – Características do Aço 
 
UNIDADE 3 – PREPARAÇÃO DO CONCRETO 
 
 
 
 
 
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São definidos: 
fyk a resistência característica de escoamento do aço à tração; 
fyd a resistência de cálculo de escoamento do aço à tração; 
ɣs o coeficiente de segurança do aço, normalmente tomado como 1,15. 
Tem-se então: 
fyd = fyk/ ɣs 
Sendo Ԑyk a deformação que dá início ao escoamento, tem-se: 
Ԑyk = fyk/Es 
Sendo que no dimensionamento, a favor da segurança, deve-se tomar os 
valores minorados de resistência: 
Ԑyd = fyd/Es 
Aula 9 – Características do Aço 
 
CONCRETO 
 
 
 
 
 
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e onde Es é o módulo de elasticidade longitudinal do aço. Na compressão, 
considera-se que o comportamento é igual à tração, ou seja: 
fyk = fyck 
fyd = fycd 
Pelos diagramas apresentados, observa5se o comportamento elástico (reta 
inclinada) e comportamento plástico (reta “paralela”) do aço. 
4. Proteção da Armadura 
Qualquer barra de armadura deve ter cobrimento nominal de concreto pelo menos 
igual ao seu diâmetro, e de acordo com a agressividade do meio ambiente ao qual a 
estrutura está exposta, referido à superfície da armadura externa, em geral a face externa 
do estribo, devendo-se prever uma espessura de sacrifício ou um revestimento protetor em 
regiões sob condições ambientais muito agressivas. 
Para garantir o cobrimento mínimo (cmin) o projeto e a execução devem considerar o 
cobrimento nominal (cnom), que é o cobrimento mínimo acrescido da tolerância de. 
execução (∆c). Assim, as dimensões das armaduras e os espaçadores devem respeitar 
os cobrimentos nominais, estabelecidos na tabela abaixo para ∆c = 10 mm, que é o valor 
mínimo de ∆c a ser considerado nas obras correntes. No caso de haver em obra um 
adequado controle de qualidade e rígidos limites de tolerância da variabilidade das medidas 
durante a execução, pode ser adotado um valor ∆c = 5 mm, mas esta exigência deve estar 
bem explicitada nos desenhos de projeto. 
 
Tem-se que o cobrimento nominal (a ser especificado em projeto) é: 
𝑐𝑛𝑜𝑚 = 𝑐𝑚𝑖𝑛 + ∆𝑐 ≥ ∅𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎 
No caso de feixes de barras, além de se considerar os valores acima, deve-se verificar: 
Aula 9 – Características do Aço 
 
UNIDADE 3 – PREPARAÇÃO DO CONCRETO 
 
 
 
 
 
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𝑐𝑛𝑜𝑚 ≥ ∅𝑓𝑒𝑖𝑥𝑒 = ∅𝑛 = ∅√𝑛 
onde φ é o diâmetro da barra utilizado e n é o número de barras do feixe. 
Para a face superior de lajes e vigas que serão revestidas com argamassa de 
contrapiso, com revestimentos finais secos tipo carpete e madeira, com argamassa de 
revestimento e acabamento tais como pisos de elevado desempenho, pisos cerâmicos, pisos 
asfálticos, e outros tantos, as exigências desta tabela podem ser simplificadas para 
cobrimento maior ou igual ao diâmetro da barra, com cobrimento mínimo de 15 mm. 
Para faces inferiores de lajes e vigas de reservatórios, estações de tratamento de água 
e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de efluentes e outras obram em ambientes química 
e intensamente agressivos o cobrimento nominal deve ser de pelo menos 45 mm. 
Deve-se lembrar de ainda que a dimensão máxima característica do agregado graúdo, 
utilizado no concreto, não pode superar 20% da espessura nominal do cobrimento, ou seja: 
dmax ≤ 1,2 cnom 
Quanto à agressividade ambiental, esta pode ser classificada conceitualmente de 
acordo com o apresentado a seguir: 
 
Esta classificação da agressividade do meio ambiente às estruturas pode ser avaliada 
simplificadamente segundo as seguintes condições: 
 
 
 
 
 
 
Aula 9 – Características do Aço 
 
CONCRETO 
 
 
 
 
 
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Observações: 
• (1) - Salas, dormitórios, banheiros, cozinhas e áreas de serviço de 
apartamentos, residências e conjuntos comerciais ou ambientes com 
concreto revestido com argamassa e pintura; 
• (2) - Vestiários, banheiros, cozinhas, lavanderias industriais e garagens. 
• (3) - Obras em regiões secas, como o nordeste do país, partes protegidas de 
chuva em ambientes predominantemente secos; 
• (4) - Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, 
branqueamento em indústrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, 
indústrias químicas; 
• (5) - Macro clima especial significa ambiente com agressividades bem 
conhecida, que permitirá definir a classe de agressividade III ou IV nos 
ambientes úmidos. Se o ambiente for seco, a classe de agressividade será 
sempre II, nos ambientes internos e III nos externos; 
• No caso de alta contaminação por cloretos, a estrutura deve ser enquadrada 
na classe IV. Para projetos no litoral, pode-se de maneira geral utilizar CAA = 
II para peças no interior, e CAA = III para peças expostas à intempérie. Para 
garantir a qualidade dos componentes e elementos estruturais de concreto 
armado segundo a classe de agressividade, deve-se utilizar o fator 
água/cimento e classe de concreto abaixo relacionado: 
 
• Outra observação muito importante é que se podem especificar dois 
recobrimentos diferentes para uma peça estrutural, dependendo se esta peça 
é interna ou externa, ou seja, menos ou mais sujeita à agressividade. 
5. Aços na Protensão 
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 
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UNIDADE 3 – PREPARAÇÃO DO CONCRETO 
 
 
 
 
 
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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. Na construção com concreto armado, o emprego dos aços de alta resistência 
é proibitivo, devido aos alongamentos excessivos que produziriam fissuras muito abertas. 
No concreto protendido este problema é evitado através do alongamento prévio da 
armadura. 
Existem duas especificações da Associação Brasileira de Normas Técnicas que 
regulamentam as características e propriedades do aço de protensão, a saber: 
• NBR 7482 - Fios de aço para concreto protendido; 
• NBR 7483 - Cordoalhas de aço para concreto protendido. 
Os aços de protensão são encontrados nas seguintes formas: 
• Aços aliviados ou de relaxação normal (RN). São aços retificados por um 
tratamento térmico que alivia as tensões internas de trefilação; 
• Aços estabilizados ou de relaxação baixa (RB). São aços que recebem um 
tratamento termomecânico que melhora as características elásticas e reduz 
as perdas de tensão por relaxação. 
Os tipos e bitolas de aço de protensão fornecidos pela indústria variam no tempo e 
dependem, principalmente, dos seguintes fatores: normalização nacional e internacional, já 
que o aço além de ser vendido no mercado interno também é exportado para outros países, 
e, demanda do mercado. A indústria, geralmente, é capaz de fornecer tipos de aço que não 
constam de seus catálogos de produtos, desde que seja feita uma encomenda. 
No Brasil, a fabricação do aço de protensão se iniciou em 1952, através da Companhia 
Siderúrgica Belgo-Mineira iniciou. Nessa época só era fabricado o fio de aço de diâmetro 5,0 
mm. Na década de 60 começaram a aparecer as cordoalhas de dois, três e sete fios que 
estão gradativamente substituindo osfios isolados de φ 5, 7 e 8 mm. Nos países em que a 
tecnologia do concreto protendido se difundiu há mais tempo, praticamente já não se usa 
mais os fios pois as cordoalhas têm se mostrado mais econômicas. No Brasil os fios ainda 
são utilizados, principalmente nos sistemas que empregam a pré-tração. 
Na pós-tração, tem-se optado quase exclusivamente por utilizar as cordoalhas de 7 fios 
de φ 12,7 mm. A cordoalha de 7 fios de φ 15,2 mm é pouco utilizada, apesar de apresentar 
grandes vantagens no tocante ao alojamento dos cabos em peças cujas dimensões não 
podem ser aumentadas. 
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CONCRETO 
 
 
 
 
 
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A partir de 1974 a Belgo-Mineira começou a produzir os aços estabilizados, nos quais é 
aplicado um tratamento térmico sob tensão elevada. Esse tratamento produz aços de baixa 
relaxação RB em oposição aos aços anteriores denominados RN (de relaxação normal). Esse 
avanço tecnológico permitiu reduzir bastante as perdas de protensão que os estudos 
recentes mostraram ser muito maiores que os 15% admitidos nas primeiras obras. 
Atualmente, são produzidos no Brasil tanto os aços RN como os RB, existindo uma 
nítida preferência pelos aços de relaxação baixa. 
A partir de 1977 a Siderúrgica Barra Mansa passou a fabricar as barras de aço filetado 
CP 85/105 com diâmetro de 32 mm, e mais recentemente também as barras lisas de φ 19 
mm, diretamente para a empresa Protendidos Diwidag Ltda., representante no Brasil da 
patente alemã Diwidag. O aço, que não é vendido diretamente para o consumidor, tem sido 
aplicado, com os demais componentes da patente Diwidag, principalmente em contenção 
de taludes de terra ou rocha e em fundações. 
5.1. Designação Genérica dos Aços de Protensão 
Exemplo: CP-175 (RN) 
Designa-se aço para concreto protendido com resistência mínima ruptura por tração 
fptk = 175 kN/cm² (1750 MPa), e de relaxação normal. 
A resistência à ruptura é dita efetiva para os fios e convencional para as cordoalhas 
porque, nesse último caso, as tensões não se distribuem uniformemente por todos os fios. 
5.2. Principais Propriedades Mecânicas do Aço de Protensão 
As principais propriedades mecânicas do aço de protensão são descritas a seguir: 
• fptk: resistência característica à ruptura por tração do aço; 
• fpyk: limite de escoamento convencional, correspondente à deformação 
residual (após descarga) de 0,2 % ; 
• Ep: valor médio do módulo de elasticidade: 
✓ para fios: Ep = 205.000 MPa; 
✓ para cordoalhas: Ep = 195.000 MPa. 
Para fios e cordoalhas, o limite de escoamento convencional é aproximadamente igual 
à tensão correspondente à deformação de 1 %. 
Aula 9 – Características do Aço 
 
UNIDADE 3 – PREPARAÇÃO DO CONCRETO 
 
 
 
 
 
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As cordoalhas possuem um módulo de elasticidade aparente, menor que o módulo de 
deformação dos fios porque, durante o carregamento, os fios que constituem a cordoalha 
se acomodam, mascarando a deformação. 
O CEB (Comitê Euro-Internacional do Concreto) permite a adoção de um valor médio 
único para o módulo de deformação longitudinal, Ep = 200.000 MPa. 
A NBR 7197 permite adotar para o aço de protensão um diagrama tensão-deformação 
similar ao dos aços tipo B. Para os aços CA-XXB, a lei de Hooke é válida para tensões na faixa 
de 0 a 0,7 fyd . O ponto correspondente a 0,7 fyd é chamado limite de proporcionalidade (ver 
figura acima). 
Na fase elástica, pode-se dizer que a tensão para uma dada deformação é obtida por: 
∅𝑠. 𝑓𝑦𝑑 = 𝜀𝑠. 𝐸𝑠 
Para tensões superiores a 0,7 fyd , vale a equação: 
∅𝑠 = 𝑔𝑎√𝑔𝑎
2 + 45𝜀𝑠 − 0,49 
Onde: 
𝑔𝑎 = 0.7 − 22,5.
𝑓𝑦𝑑
𝐸𝑠
 
Para qualquer aço, A ou B, se φs > 1,0 tomar φs = 1,0. 
As equações acima podem ser utilizadas para correlacionar tensões com deformações 
em qualquer aço, seja ele CAXXA, CAXXB ou CP. 
 
 
Aula 9 – Características do Aço 
 
CONCRETO 
 
 
 
 
 
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5.3. Corrosão dos Aços de Protensão 
A corrosão no aço de protensão é um fator preocupante pelo menos por dois motivos. 
Em primeiro lugar porque normalmente o diâmetro dos fios é pequeno e em segundo lugar 
porque o aço quando sujeito a elevadas tensões fica mais susceptível à corrosão. Um certo 
grau de corrosão, considerado inofensivo para um aço de concreto armado, pode ser crítico 
no caso de fios de protensão com pequena seção transversal. As depressões causadas pela 
corrosão funcionam como mossas, fazendo surgir perigosos picos de tensão em aços 
tensionados. 
A chamada corrosão intercristalina sob tensão (stress corrosion) e o fenômeno da 
fragilidade sob a ação do hidrogênio, também conhecido como corrosão catódica sob 
tensão, são mais perigosos que a corrosão ordinária. Esses fenômenos podem ocorrer 
devido à existência simultânea de umidade, tensões de tração e certos produtos químicos 
como cloretos, nitratos, sulfetos, sulfatos e alguns ácidos. Este tipo de corrosão, que não é 
detectada exteriormente, dá origem a fissuras iniciais de pequena abertura e pode, depois 
de certo tempo, conduzir a uma ruptura frágil. Pode levar um cabo de protensão ao colapso. 
Devido à sua sensibilidade à corrosão, os aços de protensão devem ser protegidos 
contra a corrosão na fábrica, durante o transporte e na obra, devendo ser armazenados e 
instalados em lugares cobertos, aquecidos, secos e aerados, para não serem afetados pela 
água de condensação. 
É preciso evitar sempre que os fios entrem em contato com o solo (ácido húmico) ou 
com os agentes químicos já mencionados. Por ocasião da montagem dos cabos, as bainhas 
devem estar bem impermeabilizadas. 
5.4. Bainhas 
São normalmente denominados bainhas os tubos dentro dos quais a armadura de 
protensão deve ser colocada, onde possa deslizar sem atrito. As bainhas são utilizadas no 
caso de protensão com aderência posterior. Via de regra, são fabricadas de chapas de aço 
laminadas a frio, com espessura de 0,1 a 0,35 mm costuradas em hélice. No processo de 
fabricação, além da costura da chapa são produzidas ondulações transversais em hélice. 
Essas ondulações apresentam algumas vantagens, quais sejam: 
• Conferem rigidez à seção da bainha sem prejudicar a flexibilidade 
longitudinal, permitindo curvaturas com raios relativamente pequenos, o que 
possibilita enrolar cabos de grande comprimento, que podem ser 
transportados em rolos; 
Aula 9 – Características do Aço 
 
UNIDADE 3 – PREPARAÇÃO DO CONCRETO 
 
 
 
 
 
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• Facilitam a utilização de luvas rosqueadas nas emendas; 
• Melhoram a aderência entre o concreto e a nata de injeção, devido às 
saliências e reentrâncias. 
Para protensão sem aderência utilizam-se também bainhas plásticas lisas. 
Para que a injeção de nata de cimento seja bem sucedida são instalados, em pontos 
estratégicos da bainha, tubos de saída de ar, também chamados respiros. Normalmente são 
utilizados para esse fim tubos plásticos de polivinil corrugado. 
 
Para a injeção das bainhas com nata de cimento devem ser estabelecidos os locais de 
injeção e os respectivos respiros. Devem-se dispor os pontos de injeção nos locais mais 
baixos e os respiros nos pontos mais altos do cabo. 
 
Baseado e adaptado de Sandra 
Denise Kruger Alves , Gustavo de 
Souza Veríss imo, Kléos M Lenz 
César Jr. Edições sem prejuízo de 
conteúdo.

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