Concreto

ESTRUTURAS EM CONCRETO PROTENDIDO.

Fabiana Pagung de Magalhães; Janine de Bortoli Costa; Jean Carlos dos Santos Pereira.

Estudantes de Graduação em Engenharia Civil da Faculdade Multivix

RESUMO

A protensão é uma tecnologia que confere ao concreto maior resistência à tração, sendo bastante interessante em estruturas onde existem esforços de flexão elevados. Trata-se de uma tecnologia inteligente, eficaz e duradoura. Quando aplicada ao concreto consiste em produzir esforços prévios que diminuem ou eliminem as tensões de tração no concreto, através de solicitações em serviço. Assim e possível, minimizar consideravelmente a condição das fissuras, como fator limitante para o dimensionamento dos elementos.

Os materiais utilizados no concreto protendido são: concreto, aços de protensão, calda de cimento para injeção e bainhas. E seu sistema de protensão é dividido em protensão completa, limitada e parcial.

PALAVRAS CHAVES

Protensão; Estruturas; e Concreto.

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1. BREVE HISTÓRICO

Desde 1824, com a  criação de cimento portland, na Inglaterra os franceses e alemães começaram a produzir o cimento e a desenvolver diversas formas de melhorar e criar este produto.

Durante ao século 19, o mundo já conhecia a possibilidade de reforçar elementos de concreto com a utilização de armaduras de aço. O Francês Haribot patenteou a técnica para fabricação de embarcações de concreto armado. Em 1867, Monier passou  a fabricar vasos de flores, lajes, pontes com concreto e armadura de aço. Porém, somente em 18777, Hyatt conheceu o realmente acontecia na aderência entre concreto e armadura, onde realizou diversos  ensaios nas estruturas de concreto.

Passando, todos a entender que era necessário colocar armadura apenas no lado tracionado da peça estrutural. Somente no final do século 19, iniciou-se as tentativas dos métodos de protensão, porém sem muito sucesso. As tentativas eram frustrantes, pois a protensão se perdia devido a retração e fluência do concreto. Por volta de 1912, Koenen e Mörsc, descobriram que a protensão era reduzida devido a retração e deformação lenta do concreto, ao longo do tempo.

No ano de 1924, Eugene Freyssinet, engenheiro civil de estruturas, francês, já havia iniciado a protensão para reduzir o alongamento dos tirantes de galpões com grandes vãos. Em 1928, apresentou um trabalho com a importância da protensão do aço nas edificações. Em suas pesquisas, verificou que a perda de protensão e produzida pela retração e deformação lenta do concreto, onde somente é possível assegurar a protensão utilizando grandes tensões no aço. Foi inventor de diversos métodos, equipamentos, aços especiais para o desempenho do concreto protendido.

No Brasil, somente em 1948, foi realizada a primeira obra a ser construída em concreto protendido, foi a Ponte do Galeão, no Rio de Janeiro, utilizando tanto o projeto quanto a os materiais trazidos da França, bem como todo o sistema estrutural de Fryssinet.

A partir de 1952, a Companhia Siderúrgica Belgo Mineiro, começou a produzir aço de protensão, sendo a Ponte de Juazeiro, a primeira ponte a ser construída com o aço brasileiro.

Em 1953, foi publicada a primeira Norma para concreto protendido, a DIN 4227. Atualmente para elaboração de projetos de estrutura de concreto protendido, e verificado a ANBT NBR 6118/2014.

1. PROTENSÃO

Segundo Pfeil [1],  a protensão pode ser definida como  o artifício de introduzir, numa estrutura,  um  estado prévio de tensão, de modo a melhorar sua resistência ou seu comportamento, sob ações de diversas solicitações.

Considerando que o concreto apresenta baixa resistência a tração,  em torno de 10% da resistência a compressão. Quando o concreto não é bem executado, a retração pode provocar fissuras, que retiram a resistência da tração, antes mesmo de ser aplicada qualquer solicitação.

O concreto apresenta propriedades diferentes, quanto à tração e a compressão podendo ser melhorado quando aplicado compressão prévia, nas regiões onde as solicitações aplicadas produzem tensões de tração, sendo a  protensão.

A protensão aplicada ao concreto consiste em produzir esforços prévios que diminuem ou eliminem as tensões de tração no concreto, através de solicitações em serviço. Assim e possível, minimizar consideravelmente a condição das fissuras, como fator limitante para o dimensionamento dos elementos. A protensão é realizada por meios de cabos tracionados e ancorados no concreto, conforme figura abaixo (Fonte Pfeil):

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Figura 01. Demonstração de protensão na viga

Quando os cabos de aço são tracionados pode se aplicado, aço de alta resistência, para resistir a tensões elevadas. Assim fica compatível a utilização de dois materiais com elevada resistência, o concreto com alta resistência a compressão e o aço com resistência  a tração.

Cabos de aço utilizados como armadura para concreto protendido, tem a resistência  a tração que variam de 1500Kgf/cm² (150MPa) a 1900Kgf/cm² (1900MPa). Os cabos de aço, chamados de armaduras de protensão podem ser Pré ou Pós tracionados.

A armadura de protensão Pré-tracionada, é utilizada com mais frequência em fábricas, onde são concretadas em instalações fixas, que são chamadas de leito de protensão, que por sua vez, são alongados, podendo ser produzidos simultanemante, diversos tipos de peças.

O procedimento para o sistema de construção de vigas com armadura pré tracioanda, pode ser resumida como sendo a colocação de armadura esticada entre dois apoios, ficando ancorados nos mesmos. Colocado o concreto nas formas envolvendo as armaduras este atingir a resistência suficiente, soltando as ancoragens de apoio. Assim é transferido a força, por aderência entre o aço e o concreto.

No sistema com armadura pós tracionada, as armaduras de protensão são esticadas, após o endurecimento do concreto, ficando ancorados nas faces do elemento estrutura. Este sistema é  utilizado com mais frequencia, quando a protensão é feita na obra.  Apresentando grande variação, em tipos de cabo de aço, tipos e posicionamento de ancoragens.

Com a sequência de execução construtiva para  a viga pos tracionada,  o concreto executado e endurecido, onde os cabos de aço são colocados nas bainhas no interior da viga, após o concreto atingir determinada resistência, os cabos de aço são esticados paras extremidade, até atingir o alongamento desejado. Os cabos são ancorados na face do elemento estrutural,  através de dispositivos mecanizados, sendo aplicados esforços de compressão no concreto.

Conforme a posição relativa entre os cabos e a peça estrutural de concreto, podemos ter duas situações: cabos interno e  cabos externos a viga.