CONCRETO PROTENDIDO E LAJES PROTENDIDAS COM MONOCORDOALHAS ENGRAXADAS NOÇÕES GERAIS SOLUÇÃO ESTRUTURAL E CORRETA EXECUÇÃO

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1 CONCRETO PROTENDIDO E LAJES PROTENDIDAS COM MONOCORDOALHAS ENGRAXADAS NOÇÕES GERAIS SOLUÇÃO ESTRUTURAL E CORRETA EXECUÇÃO Jorge Luiz Silka Pereira, Eng. Civil, procalc Estruturas S/C Ltda. Rogério Gomes de Carvalho, Eng. Civil, procalc Estruturas S/C Ltda. Izan Gomes de Lacerda, Eng. Civil, Gomes & Lacerda Ernani Simas Alves Neto, Eng. Civil, Impacto Sul Protensão Maurício Cunha, Eng. Civil, Construtora Andrade Ribeiro Ltda. MARÇO

2 1. INTRODUÇÃO Protensão é o processo pelo qual se aplicam tensões prévias ao concreto, segundo o dicionário Aurélio. No entanto o significado é bem mais amplo, e o efeito da protensão pode ser aplicado aos mais diversos tipos de estruturas e materiais. De acordo com Pfeil, protensão é um artifício que consiste em introduzir numa estrutura um estado prévio de tensões capaz de melhorar sua resistência ou seu comportamento, sob diversas condições de carga. A idéia da protensão (ou pré-tensão) é muito antiga e consiste basicamente em fornecer a um elemento estrutural, esforços iniciais contrários àqueles que surgirão com a aplicação de cargas a este elemento. O princípio da protensão pode ser melhor entendido através de alguns exemplos bastante simples : - tonéis de madeira : os anéis de aço são colocados aquecidos sobre as peças de madeira do tonel. Ao esfriarem sofrem redução de diâmetro, comprimindo as peças de madeira - roda de carroça : mesmo princípio dos tonéis de madeira, sendo que o anel de aço, ao esfriar, comprime os raios de madeira da roda - roda de bicicleta : os raios metálicos de uma roda de bicicleta são tracionados. O conjunto de raios tracionados ao longo do aro metálico da roda produzem efeito de compressão no aro e mantêm a estabilidade do conjunto - o transporte de livros por uma pessoa na forma de uma fila horizontal - solidarização de peças pré-moldadas

3 2. HISTÓRICO O desenvolvimento do concreto armado e protendido iniciou-se a partir da criação do cimento Portland, em 1824, na Inglaterra. A partir daí, franceses e alemães também começaram a fabricar cimento e a desenvolver sua tecnologia. Em meados do século 19 já se conhecia no mundo todo a possibilidade de reforçar peças de concreto com armaduras de aço : : fundada a primeira fábrica de cimento Portland na Alemanha : o francês Lambot patentea técnica para fabricação de embarcações de concreto armado : o francês Monier inicia a fabricação de vasos, tubos, lajes e pontes em concreto utilizando armaduras de aço : o americano Hyatt reconhece o efeito da aderência entre o concreto e a armadura através de vários ensaios, passando-se a utilizar a armadura apenas do lado tracionado das peças : o americano P. J. Jackson faz a primeira proposição de prétensionar o concreto : o alemão Matthias Koenen desenvolve um método empírico de dimensionamento de alguns tipos de construção em concreto armado, a partir de ensaios segundo o sistema Monier No final do século 19, várias patentes de métodos de protensão e ensaios foram requeridas, porém sem êxito. A protensão se perdia devido a retração e fluência do concreto, desconhecidas na época. No começo do século 20, Mörsch desenvolveu a teoria iniciada por Koenen, endossando suas proposições através de inúmeros ensaios. Os conceitos desenvolvidos por Mörsch formaram, em quase todo o mundo e por décadas, os fundamentos da teoria do concreto armado, sendo que seus elementos essenciais ainda hoje saio válidos. Por volta de 1912, Koenen e Mörsch reconheceram que o efeito de uma protensão reduzida se perdia com o passar do tempo, devido à retração e deformação lenta do concreto : o alemão K. Wettstein fabricou painéis de concreto protendidos com cordas de aço para piano : o americano R. H. Dill reconheceu a necessidade de utilizar fios de aço de alta resistência sob elevadas tensões para superar as perdas de protensão : o francês Eugene Freyssinet utilizou protensão para reduzir o alongamento de tirantes em galpões com grandes vãos : Freyssinet apresentou o primeiro trabalho consistente sobre concreto protendido. Freyssinet foi uma das figuras de maior destaque no desenvolvimento da tecnologia do concreto protendido. Inventou e patenteou métodos construtivos,

4 equipamentos, aços especiais e concretos especiais. A partir daí a pesquisa e o desenvolvimento do concreto protendido e armado tiveram rápida e crescente evolução : executada no Brasil, a primeira obra em concreto protendido, a Ponte do Galeão, no Rio de Janeiro, com 380 m de comprimento, na época a mais extensa no mundo. Utilizou o sistema Freyssinet e tudo foi importado da França, inclusive o projeto. Os cabos de protensão eram fios lisos envolvidos por duas três camadas de papel Kraft pintados, os fios e o papel, com betume. Portanto tínhamos concreto protendido sem aderência : primeira conferência sobre concreto protendido em Paris : Finster Walder executou a primeira ponte em balanços sucessivos e o método espalhou-se pelo mundo : surgem as primeiras cordoalhas de fios : a Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira iniciou a fabricação do aço de protensão no Brasil. A segunda obra em concreto protendido no Brasil foi a ponte de Juazeiro, já executada com aço brasileiro : publicada a DIN 4227, norma alemã de concreto protendido - meados da década de 1950 : executadas, nos Estados Unidos, as primeiras lajes protendidas, sendo a maioria delas no sistema liftslab, onde as lajes planas eram concretadas e protendidas sobre o solo e depois içadas e ancoradas aos pilares em seus níveis : surgiram as bainhas produzidas com fitas plásticas enroladas helicoidalmente sobre os fios pintados com betume : surgem no Brasil as bainhas metálicas flexíveis, com injeção de argamassa de cimento posterior a protensão dos cabos, promovendo a aderência. Este sistema permitiu a execução de estruturas protendidas de grandes vãos. - final da década de 1950 : surge a primeira patente de protensão com a utilização de de bainhas individuais de plástico extrudadas sobre a cordoalha : concluído o primeiro edifício em laje lisa protendida com distribuição de cabos em duas direções, sendo numa delas distribuídos e na outra concentrados em faixas sobre os apoios. Watergate Apartments, em Washington, EUA : o Comitê Euro-Internacional du Betón (CEB/FIP) publicou, em 1978, o Código Modelo para Estruturas de Concreto Armado e Concreto Protendido. Ele serviu de base para elaboração de normas técnicas em vários países. Atualmente a utilização de estruturas em concreto protendido tem larga aceitação no mundo todo, e vem se popularizando a cada dia mais, principalmente em edificações de uma maneira geral, com a aplicação de cordoalhas não aderentes.

5 3. NORMATIZAÇÃO NO BRASIL No Brasil, a Norma Brasileira ABNT NBR 6118:2003 Projeto de Estruturas de Concreto - Procedimento, que vigora desde 31/03/2003, cancelou e substituiu a antiga norma de concreto protendido (NBR 7197:1989) e passou a tratar de concreto armado e protendido. A primeira norma brasileira de concreto protendido foi a NB-116. Esta última revisão de norma demonstra uma maior preocupação com a durabilidade das estruturas, evidenciada pela necessidade de classificação das estruturas a serem projetadas dentro das Classes de Agressividade Ambiental. Esta classificação passa a determinar, para estruturas em concreto armado e protendido, os principais parâmetros de projeto, tais como a qualidade do concreto, cobrimento das armaduras, limitações de aberturas de fissuras entre outras. As tabelas que determinam estes parâmetros são as seguintes : Classe de agressividade ambiental I Tabela Classes de agressividade ambiental Classificação geral do Risco de deterioração Agressividade tipo de ambiente para da estrutura efeito de projeto Rural Fraca Insignificante Submersa II Moderada Urbana 1,2 Pequeno III IV Forte Muito forte Marinha 1 Industrial 1,2 Industrial 1,3 Respingos de maré Grande Elevado OBSERVAÇÕES: 1) Pode-se admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) para ambientes internos secos (salas, dormitórios, banheiros, cozinhas e áreas de serviço de apartamentos residenciais e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura). 2) Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) em: obras em regiões de clima seco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes da estrutura protegidas da chuva em ambientes predominantemente secos, ou regiões onde chove raramente. 3) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indústrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, indústrias químicas. Tabela Correspondência entre classes de agressividade e qualidade do concreto Concreto Tipo Classe de agressividade (tabela 6.1) I II III IV Relação água/cimento CA 0,65 0,60 0,55 0,45 em massa CP 0,60 0,55 0,50 0,45 Classe de concreto CA C20 C25 C30 C40 (NBR 8953) CP C25 C30 C35 C40 NOTAS: 1 - O concreto empregado na execução das estruturas deve cumprir com os requisitos estabelecidos na NBR

6 2 CA corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto armado. 3 CP corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto protendido. Tabela Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para c = 10 mm Tipo de estrutura Concreto armado Componente ou elemento Classe de agressividade (tabela 6.1) I II III IV 3 Cobrimento nominal (mm) Laje Viga 2 /Pilar Concreto protendido 1 Todos OBSERVAÇÕES: 1) Cobrimento nominal da armadura passiva que envolve a bainha ou os fios, cabos e cordoalhas, sempre superior ao especificado para o elemento de concreto armado, devido aos riscos de corrosão fragilizante sob tensão. 2) 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 substituídas por aquelas do item , respeitando um cobrimento nominal 15 mm. 3) Nas faces inferiores de lajes e vigas de reservatórios, estações de tratamento de água e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de efluentes e outras obras em ambientes química e intensamente agressivos, a armadura deve ter cobrimento nominal 45 mm. Tabela 13.3 Exigências de durabilidade relacionadas à fissuração e à proteção da armadura, em função das classes de agressividade ambiental Tipo de concreto estrutural Classe de agressividade ambiental (CAA) e tipo de Exigências relativas à fissuração Combinação de ações em serviço a utilizar proteção Concreto simples CAA I a CAA IV Não há -- Concreto armado CAA I ELS-W w k 0,4 mm Combinação freqüente CAA II a CAA IV ELS-W w k 0,3 mm Combinação freqüente Concreto protendido nível 1 (protensão parcial) Concreto protendido nível 2 (protensão limitada) Concreto protendido nível 3 (protensão completa) Pré tração com CAA I ou ELS-W w k 0,2 mm Combinação freqüente Pós tração com CAA I e II Pré tração com CAA II Verificar as duas condições abaixo ou ELS-F Combinação freqüente Pós tração com CAA III e ELS-D* Combinação quase IV permanente Verificar as duas condições abaixo Pré tração com CAA III e ELS-F Combinação rara IV ELS-D* Combinação freqüente As definições de ELS-W, ELS-F e ELS-D encontram-se no item 3.2. Para as classes de agressividade ambiental CAA-III e IV exige-se que as cordoalhas não aderentes tenham proteção especial na região de suas ancoragens. * A critério do projetista, o ELS-D pode ser substituído pelo ELS-DP com a p = 25 mm (figura 1).

7 4. CONCEITOS DE PROTENSÃO 4.1. DEFINIÇÃO a) ELEMENTO ESTRUTURAL EM CONCRETO PROTENDIDO : aquele que é submetido a um sistema de forças, especialmente aplicadas e de forma permanente, chamadas forças de protensão e tais que, em condições de utilização, quando agirem simultaneamente com as demais ações, impeçam ou limitem a fissuração do concreto CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO ESTIRAMENTO DA ARMADURA DE PROTENSÃO TIPOS DE PROTENSÃO a) CONCRETO PROTENDIDO COM ARMADURA ATIVA (DE PROTENSÃO) PRÉ- TRACIONADA : aquele em que o estiramento da armadura ativa é feito através de apoios independentes da peça, antes do lançamento do concreto. Após o endurecimento do concreto a ligação da armadura com estes apoios é desfeita e as tensões na armadura se transmitem ao concreto por aderência. Exemplo : peças préfabricadas protendidas executadas em pistas de protensão b) CONCRETO PROTENDIDO COM ARMADURA ATIVA (DE PROTENSÃO) PÓS-TRACIONADA : aquele em que o estiramento da armadura ativa é feito após o endurecimento

8 do concreto, através de apoios na própria peça, criando-se ou não aderência da armadura com o concreto. Exemplo : as estruturas protendidas moldadas in-loco (edifícios, pisos industriais, pistas de aeroporto, pontes, etc.) QUANTO À FISSURAÇÃO NÍVEIS DE PROTENSÃO Um dos objetivos da protensão é o de eliminar ou reduzir as tensões de tração num elemento estrutural, e por conseqüência, controlar a fissuração. De acordo com este controle pretendido, temos os seguintes níveis de protensão : a) CONCRETO PROTENDIDO NÍVEL 3 - PROTENSÃO COMPLETA OU TOTAL : previsto para protensão com armadura ativa prétracionada nas classes de agressividade III e IV. Ocorre quando se verificam as duas condições seguintes : a.1) para as combinações freqüentes de ações, previstas no projeto, é respeitado o limite de descompressão, ou seja, quando atuarem a carga permanente e as sobrecargas freqüentes não se admite tração no concreto a.2) para as combinações raras de ações, quando previstas no projeto, é respeitado o estado limite de formação de fissuras. A protensão completa proporciona as melhores condições de proteção das armaduras contra a corrosão, e se aplica nos casos de obras em meios muito agressivos ou situações de fissuração exagerada, tais como tirantes de concreto protendido, reservatórios protendidos para garantia de estanqueidade, vigas formadas por peças pré-moldadas justapostas sem armaduras suplementares, etc. Não existe limitação técnica no uso da protensão completa, apenas restrições de ordem econômica.

9 b) CONCRETO PROTENDIDO NÍVEL 2 - PROTENSÃO LIMITADA : previsto para protensão com armadura ativa pré-tracionada na classe de agressividade II e pós-tracionada nas classes de agressividade III e IV. Ocorre quando se verificam as duas condições seguintes : b.1) para as combinações quase permanentes de ações, previstas no projeto, é respeitado o limite de descompressão, ou seja, quando atuarem a carga permanente e parte das sobrecargas não se admite tração no concreto b.2) para as combinações freqüentes de ações, quando previstas no projeto, é respeitado o estado limite de formação de fissuras, ou seja, quando atuarem a carga permanente e as sobrecargas freqüentes. A protensão limitada, por admitir tensões moderadas de tração em serviço, exigem a colocação de armadura passiva adicional no dimensionamento à ruptura e no controle da fissuração. Esta combinação de armadura ativa e passiva permite soluções equilibradas e mais econômicas, já que o aço de protensão é mais caro que o aço convencional. c) CONCRETO PROTENDIDO NÍVEL 1 - PROTENSÃO PARCIAL : previsto para protensão com armadura ativa pré-tracionada na classe de agressividade I e pós-tracionada nas classes de agressividade I e II. Ocorre na seguinte condição : - para as combinações freqüentes de ações, previstas no projeto, é respeitado o limite de abertura de fissuras, com abertura não superior a 0,20 mm, ou seja, quando atuarem a carga permanente e as sobrecargas freqüentes. A protensão parcial é similar a protensão limitada, porém admite tensões maiores de tração em serviço e formação de fissuras de maior abertura (não maiores que 0,2 mm). Consome menos aço de protensão porém, como admite fissuração, exige armadura passiva suplementar QUANTO À ADERÊNCIA - SISTEMAS DE PROTENSÃO a) CONCRETO PROTENDIDO COM ADERÊNCIA INICIAL : este sistema está normalmente associado a armadura pré-tracionada e é muito empregado na fabricação de elementos pré-moldados protendidos. Em pistas de protensão, nas usinas (fábricas) de prémoldados, a armadura ativa é posicionada, ancorada e tracionada em blocos nas cabeceiras da pista. Após a montagem das armaduras passivas, formas, concretagem e cura do concreto, as armaduras ativas são liberadas das cabeceiras. Com a tendência do aço retornar à sua posição original antes do tracionamento, e restringido por aderência ao concreto endurecido da peça prémoldada, o esforço de tração se transfere ao concreto na forma de

10 compressão, caracterizando a protensão por pré-tração da armadura ativa com aderência inicial. Passarela em estrutura de concreto pré-fabricado protendido b) CONCRETO PROTENDIDO COM ADERÊNCIA POSTERIOR : neste sistema, o aço é posicionado dentro de bainhas metálicas corrugadas e a aplicação da força de protensão (tracionamento dos cabos) é feita após a cura do concreto, através da reação do equipamento na própria estrutura a ser protendida, utilizando macacos hidráulicos especiais. A característica deste sistema é que, após a protensão, as bainhas são injetadas com calda de cimento sob pressão, promovendo a proteção das armaduras contra a corrosão e a aderência entre o aço e a bainha. Devido as particularidades dos dispositivos de ancoragem, do processo em si e da forma de tracionamento do aço, os sistemas de protensão com aderência posterior são patenteados, como por exemplo, os sistemas Stup Freyssinet (França), Diwidag (Alemanha), Rudloff (Brasil), Tensacciai (Itália), Mac Protensão (Brasil), etc.

11 Ancoragem passiva Sistema Tensacciai Tensacciai Ancoragem ativa Sistema Ancoragem ativa com destaque para o tubo de injeção de calda de cimento para efetivação da aderência (Sistema Tensacciai). Abaixo detalhe de bainha metálica e purgador da calda de cimento. Ancoragem ativa com rosca, do sistema Diwidag, usualmente utilizada em tirantes. c) CONCRETO PROTENDIDO SEM ADERÊNCIA : neste sistema não há injeção de calda de cimento, ficando o aço ancorado apenas nas extremidades. Se forem utilizadas bainhas metálicas, é feita injeção com graxa para proteção do aço contra a corrosão. Normalmente se utiliza cordoalha simples (monocordoalha) envolta em uma bainha plástica de polietileno de alta densidade, extrudada sobre a cordoalha engraxada. Como são sistemas simples, vários fabricantes produzem as ancoragens, macacos e outros dispositivos. As cordoalhas são atualmente produzidas no Brasil apenas pela Belgo.

12 Esquema típico de montagem de uma laje lisa com monocordoalhas engraxadas 5. APLICAÇÕES DA PROTENSÃO Podemos resumir as possibilidades de combinação dos tipos, níveis e sistemas de protensão com o diagrama abaixo : PROTENSÃO COMPLETA ARMADURA ATIVA PRÉ-TRACIONADA COM ADERÊNCIA PROTENSÃO LIMITADA CONCRETO PROTENDIDO PROTENSÃO PARCIAL SEM ADERÊNCIA PROTENSÃO COMPLETA PROTENSÃO LIMITADA ARMADURA ATIVA PÓS-TRACIONADA PROTENSÃO PARCIAL PROTENSÃO COMPLETA COM ADERÊNCIA PROTENSÃO LIMITADA PROTENSÃO PARCIAL A partir destas possibilidades, podemos determinar a solução mais adequada para cada tipo de obra : - ARMADURA ATIVA PRÉ-TRACIONADA : estruturas em peças prémoldadas, normalmente com protensão parcial. - ARMADURA ATIVA PÓS-TRACIONADA :

13 a) COM ADERÊNCIA : estruturas especiais moldadas in-loco (vigas e/ou lajes), normalmente com protensão parcial, com grandes vãos e carregamentos elevados : pontes, viadutos, barragens, silos, pistas de aeroporto, pisos industriais pesados, etc. Exemplos de obras em concreto protendido moldado in loco com o cordoalhas aderentes : pontes em balanços sucessivos, silos, laje de grandes vãos (laje do subsolo do Palácio Avenida em Curitiba, com vãos da ordem de 14 metros), pista de taxiamento do Aeroporto Afonso Pena (Curitiba).

14 b) SEM ADERÊNCIA : estruturas leves moldadas in-loco (vigas e/ou lajes), normalmente com protensão parcial, com vãos máximos da ordem de 10,00 m, com carregamentos leves a moderados : edifícios residenciais e comerciais, pisos industriais, radiers de edifícios populares, etc. Fundações de casas populares em radier protendido com cordoalha engraxada.

15 Pisos industriais Museu Nacional de Arte Contemporânea Niterói RJ Reservatório Cilíndrico Flórida EUA

16 Edifício em lajes lisa maciça protendida com cordoalhas engraxadas. Laje nervurada protendida apoiada sobre vigas faixa protendidas A protensão completa ou total só é utilizada em casos especiais, onde precisamos de estruturas sem fissuração devido a problemas de agressividade do meio-ambiente, por necessidade de estanqueidade ou por exigência de poucas vibrações, pois é uma solução bastante cara. Aplica-se a estruturas como reservatórios, centrais nucleares, obras em meio extremamente agressivo, etc VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CONCRETO PROTENDIDO

17 Podemos citar várias vantagens na utilização de estruturas em concreto protendido : a) Redução da fissuração, aumento da durabilidade b) economia de concreto c) economia de aço d) redução de flechas e) previsibilidade do comportamento estrutural f) resistência à fadiga g) melhoria no combate aos esforços de cisalhamento h) grandes vãos i) estanqueidade j) peças esbeltas e arrojadas estruturalmente Entre as desvantagens podemos citar : a) custo elevado para pequenos vãos b) não apropriada para estruturas que exijam massa de concreto c) maiores cuidados de projeto d) maiores cuidados na execução CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS DE PROTENSÃO Os dois sistemas de protensão apresentam características bem diferentes entre si e podemos compará-las na tabela abaixo : PROTENSÃO COM ADERÊNCIA Melhor distribuição das fissuras e maior segurança à ruína PROTENSÃO SEM ADERÊNCIA Fissuras mais acentuadas e carga de ruína inferiores Maior segurança em situações extremas (incêndios, explosões e terremotos) PROTENSÃO COM ADERÊNCIA Utiliza bainhas metálicas para até quatro cordoalhas por bainha, em trechos de 6m com luvas de emenda e vedação Manuseio de cordoalhas (enrolar e desenrolar) feito com várias cordoalhas simultaneamente (em torno de 3,2 kg/m) Cuidados na concretagem para não danificar a bainha metálica Segurança restrita em caso de incêndio, porém cabos podem ser trocados ou reprotendidos PROTENSÃO SEM ADERÊNCIA Corodalha única com graxa e bainha plástica contínua, fornecida pronta pela fábrica Manuseio de apenas uma cordoalha por vez (em torno de 0,89 kg/m) A bainha plástica é resistente aos trabalhos de obra, inclusive concretagem

18 Macaco de furo central, pesado, que deve ser colocado pela ponta da cordoalha (+/- a 50 cm da face do concreto Protensão executada em 4 níveis de pressão hidráulica, com respectivas leituras de alongamento, correção de tabela e medida de perda por cravação Lavagem das cordoalhas por dentro para diluição de eventual infiltração de pasta na concretagem evitando travamento das cordoalhas Retirada da água de lavagem da bainha para evitar diluição da pasta com ar comprimido Injeção de pasta de cimento, preparada com misturador elétrico e injetada com bomba elétrica Dimensões avantajadas da bainha diminuem excentricidade dos cabos Perdas consideráveis por atrito Maior segurança em situações extremas (incêndios, explosões e terremotos) Macaco leve, de dois cilindros, que envolve a cordoalha junto à face do concreto Protensão feita em apenas uma operação do macaco, pois não há retificação da cordoalha (única) Procedimento desnecessário Procedimento desnecessário O aço de protensão já é fornecido com a proteção da graxa e da bainha plástica Possibilita grandes excentricidades (importante em lajes finas) Pequenas perdas por atrito Segurança restrita em caso de incêndio, porém cabos podem ser trocados ou reprotendidos Como a protensão sem aderência vem se firmando como uma solução vantajosa, técnica e economicamente, em edificações de uma maneira geral, vamos analisar com maior ênfase este processo. Particularmente vamos estudar as estruturas em lajes protendidas com monocordoalhas engraxadas para edificações. 6. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS PARA PROTENSÃO NÃO ADERENTE COM CORDOALHAS ENGRAXADAS 6.1. MATERIAIS DE PROTENSÃO a) CORDOALHA : arames de aço de alta resistência enrolados entre si ou ao redor de um fio central. Em cabos não aderentes, a cordoalha utilizada é a de sete fios. Características das cordoalhas de 7 fios :

19 CP 175 CP 190 RN RB RN RB CARACTERÍSTICA 1/2" 5/8" 1/2" 5/8" 1/2" 5/8" 1/2" 5/8" Diâmetro nominal (mm) ,2 12,7 15,2 12,7 15,2 12,7 15,2 Tolerância no diâmetro (mm) ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 Seção Nominal (mm²) 96,5 141,0 96,5 141,0 100,2 145,5 100,2 145,5 Peso Nominal (kg/m) 0,756 1,100 0,756 1,100 0,785 1,140 0,785 1,140 Módulo de Elasticidade aprox. (MPa) Resistência mínima à tração (MPa) Limite de escoamento (MPa) (def. perm. 0,2%) Alongamento mínimo na rutura (%) 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 Relaxação máxima após 1.000h a 20º C para carga Inicial de 75% da carga de rutura mínima especificada (aprox.) (%) RN = relaxação normal RB = relaxação baixa Normalmente se utilizam as cordoalhas CP 190 RB no diâmetro de ½ ou, menos frequentemente, no diâmetro de 5/8. b) CABO : é o conjunto completo composto dos dispositivos de ancoragens, aço de protensão (cordoalha), revestimento de graxa e bainha plástica feita de polietileno de alta densidade (PEAD). Ele proporciona a força de protensão que vai agir sobre o concreto.

20 A cordoalha revestida com graxa e a bainha plástica é fornecida pelo fabricante. A montagem do cabo é realizada por uma firma especializada em protensão, pela própria construtora ou empresas sub-contratadas. c) ANCORAGENS : são as peças mecânicas incluindo todos os componentes requeridos para ancorar (fixar) o aço para protensão e transmitir permanentemente a força de protensão ao concreto. Podem ser : - ancoragem ativa : colocada na extremidade ativa do cabo que é usada para tensionar e fixar o aço para protensão (cordoalha). - ancoragem passiva : ancoragem da ponta final do cabo, normalmente colocada e fixada numa das extremidades do cabo antes de este chegar ao local da obra (pré-blocagem); não é usada para aplicar a protensão ao cabo. - ancoragem intermediária : uma ancoragem localizada em qualquer ponto ao longo do comprimento do cabo, que pode ser usada para tensionar um dado comprimento do cabo sem a necessidade de cortá-lo. Normalmente usada em intervalos de concretagem para possibilitar a antecipação da protensão e remoção da fôrma. Ancoragem ativa (placa + cunhas + molde) Ancoragem passiva Ancoragem intermediária Placa de ancoragem As ancoragens são compostas de : - placas de ancoragem : peça normalmente de ferro fundido dúctil, que aloja as cunhas e é usada para transferir a força de protensão para o concreto. O furo tronco-cônico da placa de ancoragem para alojamento da cunha tem a superfície regular, porém rugosa. - cunha : peça de metal tronco-cônico com dentes que mordem o aço de protensão (cordoalha) durante a transferência da força de protensão do macaco hidráulico para a ancoragem. Os dentes são

21 adoçados na ponta mais fina para assegurar o desenvolvimento gradual da força do cabo sobre o comprimento da cunha. Cunhas bipartidas são normalmente usadas para cabos monocordoalhas. Conjunto de elementos de uma ancoragem ativa 6.2. MATERIAIS AUXILIARES DE MONTAGEM a) NICHOS PLÁSTICOS : Peça plástica de utilidade temporária usada na extremidade ativa durante o lançamento do concreto para moldar uma abertura (nicho) nele, que permita ao equipamento de protensão (macaco) acessar a cavidade da placa de ancoragem. Nicho plástico cortado a 45º em caso particular de cabos não ortogonais à borda da forma b) CADEIRINHAS (apoios plásticos) : Dispositivos metálicos ou plásticos usado para apoiar e segurar os cabos de pós-tração em sua respectiva posição de projeto, prevenindo deslocamentos antes e durante a colocação do concreto.

22 6.3. MATERIAIS DIVERSOS Materiais utilizados durante os processos de montagem, concretagem, tracionamento e acabamentos dos serviços de protensão : mangueiras, vedações, arame recozido n 18, estilete, fita adesiva, cap s, estopa, esmalte sintético, tinta, trena, medidor EQUIPAMENTOS a) MACACO HIDRÁULICO : dispositivo mecânico usado para aplicar força no cabo de protensão. Todo o conjunto de tensionamento consiste normalmente de macaco, bomba hidráulica de alta pressão, mangueiras e manômetro de pressão. b) MAÇARICO : normalmente de oxiacetileno, utilizado para corte das cordoalhas após o tracionamento dos cabos. c) LIXADEIRA (policorte) : normalmente utilizada para corte das cordoalhas durante a montagem dos cabos. 7. PROJETO ESTRUTURAL LAJES PROTENDIDAS A crescente utilização das monocordoalhas engraxadas em lajes protendidas de edifícios, no Brasil e no mundo, tem explicação em algumas vantagens que o sistema traz em relação às estruturas em concreto armado convencional. Entre elas podemos citar :

23 - possibilidade de grandes vãos com grande esbeltez de laje, permitindo maior liberdade arquitetônica - maior área útil por pavimento e maior flexibilidade no aproveitamento do espaço devido a redução do número de pilares - economia na estrutura para vãos superiores a 7,0 m - menor espessura média dos pavimentos, acarretando menor altura nos edifícios e menor carga nas fundações - formas mais simples e mais baratas - maior rapidez na desforma e retirada de escoramentos - redução e eventual eliminação de flechas e fissuração nas lajes - flexibilidade na distribuição de dutos e outras instalações sob as lajes Abaixo um comparativo de custos entre lajes protendidas e em concreto armado, apresentado no catálogo técnico do sistema Freyssinet : LAJE EM CONCRETO ARMADO LAJE PROTENDIDA Além das vantagens citadas, vale lembrar que, para se obter o máximo de aproveitamento em um projeto de lajes protendidas, é imprescindível a participação de todos os profissionais envolvidos no desenvolvimento dos projetos do empreendimento assim como dos responsáveis pela sua execução, de maneira a se otimizar a concepção do projeto e todas as etapas executivas, garantindo segurança, economia e máximo aproveitamento das vantagens técnicas do sistema estrutural A CONCEPÇÃO DO PROJETO ESTRUTURAL O projeto de estrutura em concreto protendido de lajes para edificações deve atender às prescrições das Normas Brasileiras pertinentes, principalmente a ABNT NBR 6118:2003 Projeto de Estruturas de Concreto Procedimento. A determinação do tipo estrutural a ser adotado depende de vários fatores, que devem ser estudados em conjunto com o projetista arquitetônico e o construtor da obra. O arquiteto precisa levar em conta determinadas características das estruturas protendidas e tirar partido arquitetônico disto, tanto no aspecto estético como no aspecto prático, de execução da obra. O construtor

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