SISTEMA FREYSSINET PARA PROTENSÃO E ESTAIS

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1 SISTEMA FREYSSINET PARA PROTENSÃO E ESTAIS

2 Sumário 2 Sumário INTRODUÇÃO ARMADURAS DE PROTENSÃO ANCORAGENS FREYSSINET ANCORAGEM ATIVA Fretagem tipo mola ANCORAGEM ATIVA Fretagem tipo grelha ANCORAGEM PASSIVA Laço ANCORAGEM PASSIVA Bulbo ANCORAGEM DE EMENDA ANCORAGEM FUNDIDA MONOCORDOALHA 1F13/1F15 PROTENSÃO DOS CABOS ESQUEMA DE PROTENSÃO MACACOS FREYSSINET INJEÇÃO ESTAIS FREYSSINET

3 Introdução 3 Protender uma estrutura é submetê-la, antes ou simultaneamente com a aplicação das cargas, a esforços permanentes e adicionais, que combinados com os provenientes dos carregamentos, ocasionam, em toda a peça, esforços resultantes inferiores às tensões limites que o material pode suportar indefinidamente sem alteração. Eugène Freyssinet ( ) Este catálogo tem como objetivo orientar o detalhamento dos projetos, e a execução das estruturas de concreto protendido, com a utilização do Sistema Freyssinet. O grupo Freyssinet, com a sua experiência e competência reconhecidas mundialmente, ressalta sua vocação nas atividades da pré e pós-tensão, proporcionando aos projetistas e construtores um conjunto de soluções, que segundo expressão do próprio engenheiro Eugène Freyssinet, constituem-se numa verdadeira revolução na arte de construir. Com atuação em mais de 40 países, nos cinco continentes, a Freyssinet está apta a oferecer uma vasta gama de produtos e serviços, em permanente disponibilidade, qualquer que seja o país ou particularidade do projeto. Atuação de Freyssinet na atividade de protensão: Assessoria técnica em qualquer fase do projeto, dos estudos preliminares à construção propriamente dita; Planejamento e metodologia na execução das obras; Fornecimento de elementos construtivos especiais; Supervisão executiva com engenheiros e técnicos especialistas; Aporte de equipamentos específicos para a protensão e injeção. Especialidades das empresas do Grupo Freyssinet: Estruturas protendidas; Estruturas pré-fabricadas; Estruturas estaiadas; Barras de alta resistência FREYSSIBAR; Métodos de construção; Reforço, renovação, recuperação e manutenção de estruturas; Movimentação e içamento de grandes cargas; Aparelho de apoio de elastômero e mecânicos; Juntas de dilatação; Tirantes para solo e rocha; Amortecedores e sistemas anti-vibração; Macacos tóricos. Os materiais do Sistema Freyssinet atendem às normas brasileiras e às prescrições da FIP Recomendation for Acceptance and Application Post Tensioning Systems, e utilizam as técnicas mais modernas nos processos de fabricação e controle de qualidade, garantindo assim sua perfeita utilização nas obras. Detalhes e métodos de execução apresentados neste catálogo não têm caráter absoluto e, portanto, soluções variantes próprias podem ser adotadas.

4 Armaduras de Protensão 4 CORDOALHAS PARA CONCRETO PROTENDIDO Designação ABNT NBR-7483 Diâmetro nominal Diâmetro Área nominal aprox. Diâmetro Área nominal mínima Diâmetro Massa nominal aprox. Carga Mínima l a 1% de deformação Carga mínima Diâmetro de nominal ruptura Alongamento sob Diâmetro carga em 6 nominal Cordoalhas de 7 fios ² ² kg/m kn kn % Cord. CP 190 RB,7 () Cord. CP 190 RB 15,2 (),7 1,4 15,2 143,5 98,7 0, ,6 187,3 3,5 1,6 239,2 265,8 3,5 Cordoalha Engraxada e plastificada ² ² kg/m kn kn % Cord. CP 190 RB,7 () Cord. CP 190 RB 15,2 (),7 1,4 15,2 143,5 98,7 0,89 168,6 187,3 3,5 1,24 239,2 265,8 3,5 Fonte: ArcelorMittal Características: Perda máxima por relaxação após horas a C, para carga inicial de % da carga de ruptura: 3,5%. Valor do módulo de elasticidade: 2 kn/², +/- 3%. Correspondência adotada pela NBR 7483: 1 kgf/² = MPa NÚMERO DE CORDOALHAS DO CABO Unidade Área nominal,7 98,7 197,4 394,8 493,5 592,2 690,0 888, ,4 1.4, , , , , ,9 CABOS CORDOALHA CP 190 RB Massa aproximada Diâmetro interno da Bainha CONSUMO DE NATA PARA INJEÇÃO ² kg/m Volume (l/m) Cimento (kg/m) 15, ,7 0,792 1,584 3,168 3,96 4,752 5,544 7,8 7,92 9,4 11,88,672 15,048 17,424 19,008 21,384 15,2 1,6 2,252 4,4 5,63 6,756 7,882,134 11,26 13,5 16,89 18,01 21,394 24,772 27,024 30,402,7 Nota: Caso a armadura de protensão seja colocada no interior da bainha após a concretagem, adotar diâmetro interno 5 maior que o indicado na tabela. A Freyssinet concebeu a tecnologia de cabos externos que permite, se necessário, a sua substituição no todo ou em parte, além de possibilitar o controle e a regulagem da força existente , ,7 0,5 0,6 1,0 1,3 1,6 1,8 2,1 2,5 2,3 2,5 3,0 3,4 3,7 3,5 3,9 15,2 0,7 0,9 1,2 1,8 2,3 2,5 3,0 3,2 3,6 3,8 4,4 4,7 5,0 4,8 6,1,7 0,9 1,1 1,8 2,4 2,9 3,2 3,8 4,5 4,2 4,6 4,4 6,1 6,6 6,4 7,0 15,2 1,2 1,6 2,2 3,2 4,1 4,4 5,4 5,8 6,5 6,9 7,9 8,4 8,9 8,7 11,0

5 Ancoragens Freyssinet 5 É por meio das ancoragens que as forças dos cabos de protensão são transmitidas à estrutura de concreto. Por essa razão é fundamental o correto posicionamento e fixação das placas de apoio na forma. No Projeto de Protensão devem estar detalhados os nichos das ancoragens, indicando as suas dimensões, bem como o ângulo de saída do cabo. O Sistema Freyssinet utiliza uma ampla gama de unidades de protensão para as cordoalhas de diâmetro nominal,7 e 15,2, variando de 1 a 27 cordoalhas. As elevadas tensões a que o concreto é submetido na região das ancoragens, impõem algumas condições às estruturas: Resistência do concreto e ordem de tensionamento dos cabos; Espaçamento entre as ancoragens e suas distâncias aos bordos ; Fretagens das ancoragens e a armadura de espera, para solidificar o concreto de fechamento dos nichos com a massa do concreto estrutural, principalmente em cabos em que as saídas sejam angulares. RESISTÊNCIA DO CONCRETO A resistência do concreto deve ser considerada tanto na região das ancoragens, como nas seções mais solicitadas da estrutura. Na região das ancoragens, para os casos correntes, as resistências mínimas à ruptura por compressão, na ocasião da protensão são as seguintes: Ancoragens situadas em maciço de concreto, isto é, ancoragens envolvidas por concreto com espessura superior a uma vez e meia o envolvimento mínimo: 23 MPa (1 MPa = kgf/cm²). Ancoragens com envolvimento mínimo: Um lado: 27 MPa Dois Lados: 31 MPa Três lados: 35 MPa Quatro lados: 39 MPa Estes fatores referem-se às ações locais produzidas pelas ancoragens. No caso de força de protensão % inferior à definitiva, podem ser adotadas resistências de concreto iguais a 2/3 das indicadas acima. A resistência mínima do concreto na ocasião da protensão (R) poderá ser reduzida a um valor (R') com a condição de empregar placas de aço de distribuição S'= K.S A nova resistência será: R = R K

6 Ancoragens Freyssinet 6 ESPAÇAMENTO ENTRE ANCORAGENS E SUAS DISTÂNCIAS AOS BORDOS: As distâncias mínimas C (envolvimentos mínimos), das ancoragens aos bordos e seus espaçamentos entre eixos figuram nas tabelas técnicas das diferentes ancoragens. A distância mínima ao bordo poderá ser reduzida caso se empregue uma placa de distribuição maior que a convencional, bem como se as ancoragens estiverem suficientemente espaçadas na outra direção. A distância mínima do bordo da placa de distribuição ao bordo da peça será: 30 para ancoragens 1, 2 e 4 (K13) e 1 e 2 (K15); 40 para ancoragens 6 e 7 (K13) e 4 e 6 (K15) ; para ancoragens K13 e 7K15 ; 60 para as de mais ancoragens. A distância mínima entre eixos de ancoragens numa direção poderá ser reduzida, sob a condição de se aumentar a distância entre eixos na outra direção, desde que se verifique a relação A x B > mínima². No caso limite as placas podem ficar juntas. A distância mínima entre ancoragens também pode ser diminuída se adotarmos uma resistência maior para o concreto; inversamente a distância mínima será aumentada se diminuirmos a resistência do concreto. Modelo Dimensões 1K13 2K13 4K13 6K13 7K13 9K13 K13 15K13 19K13 27K13 1K15 2K15 4K15 6K15 7K15 9K15 K15 14K15 15K15 19K15 22K15 27K15 A AB C D E F *os valores indicados são mínimos

7 Ancoragens Freyssinet 7 BAINHA FRETAGENS DE ANCORAGENS Na postensão aderente, o CABO é normalmente protegido por um duto metálico flexível ou rígido denominado BAINHA. A bainha deve acompanhar o traçado geométrico do projeto, respeitando cotas e raios de curvaturas e ter resistência mecânica compatível com os esforços de manipulação, de montagem e de concretagem, resistindo à pressão do concreto fresco vibrado. São fabricadas bainhas de diâmetros variados, em função da unidade de protensão (cabo). As bainhas metálicas semi-rígidas podem ser do tipo comum ou galvanizado, fornecidas em peças de comprimento padrão = 5,00 metros, porém esse comprimento pode ser menor, de acordo com as necessidades de utilização. Na página 4 deste catálogo estão apresentados os diâmetros internos das bainhas flexíveis, recomendadas para as unidades de protensão do Sistema Freyssinet, bem como os consumos de nata de injeção por metro linear de cabo. No caso de enfiação posterior do cabo, é recomendado, para cada unidade de protensão, o uso da bainha com diâmetro interno 5 maior. A escolha adequada do duto depende da natureza da obra, da constituição da armadura, seu traçado e geometria. Em algumas obras especiais, por exemplo, nos vertedores de barragens, a bainha flexível é substituída por tubos metálicos rígidos, obedecendo às especificações do projeto estrutural, quanto à espessura da parede e diâmetro interno. Dutos de polietileno de alta densidade (PEAD), podem ser recomendados em determinados casos. As fretagens colocadas atrás das ancoragens têm dupla função: Resistir aos esforços de tração que se originam do esforço local do cabo; Garantir a transmissão dos esforços localizado da protensão até uma zona onde estes se distribuem na seção segundo a lei de Navier. A estabilidade de uma ancoragem depende da boa compacidade do concreto na qual ela está embutida. Excesso de ferragem nesta região, cabos verticais ou transversais passando atrás das ancoragens dificultando a concretagem, e a ocorrência de vazios, prejudicam o bom apoio da ancoragem. Para o cálculo das perdas imediatas por atrito das cordoalhas nas bainhas metálicas flexíveis, os valores médios dos coeficientes de atrito (µ e k) são os seguintes: Bainha metálica comum Bainha metálica galvanizada µ 0,24 K 1,0 x -3 µ 0, K 0,8 x -3

8 8 Ancoragem Ativa - Fretagem tipo mola Dimensões Modelo 1K13 2K13 4K13 6K13 7K13 9K13 K13 15K13 19K13 27K13 Armadura de Fretagem - CA A B 44, ØC ,5 48, ,5 F G H I J ØiL 90 deg β ØD 6,3 8 ØE W 60 K , ,5 68, K15 14K15 15K15 19K15 22K15 27K15 1K15 2K15 4K15 6K15 7K15 9K15

9 Ancoragem Ativa - Fretagem tipo grelha 9 Dimensões Modelo 1K13 2K13 4K13 6K13 7K13 9K13 K13 15K13 19K13 27K13 Armadura de Fretagem - CA- A B ØC F G H I J ØiL β D M N O P Q R ØE , deg , , , , K K , K K K K , K , K K K

10 Ancoragem Passiva - Laço Dimensões Modelo 4K13 6K13 7K13 9K13 K13 15K13 19K13 27K13 4K15 6K15 7K15 9K15 K15 14K15 15K15 19K15 22K15 27K15 Armadura de Fretagem - CA- A B G R F E ØC ØD

11 11 Ancoragem Passiva - Bulbo Dimensões Modelo 4K13 6K13 7K13 9K13 K13 15K13 19K13 27K13 Armadura de Fretagem - CA- 4K15 6K15 7K15 9K15 K15 14K15 15K15 19K15 22K15 27K W W A ØD ØE H K

12 Ancoragem de Emenda Modelo Dimensões AC4K15 AC7K15 AC9K15 ACK15 AC19K15 AC22K15 AC25K15 AC27K15 A AB C D E ØP Øi L

13 Ancoragem Fundida - 1F13 / 1F15 13 Modelo Dimensões 1F13 1F15 Armadura de Fretagem - CA- A B ØD ØE C Nota: Barra de ØD, uma entre cada cabo monocordoalha; Barra de ØE, corridas ao longo da borda da laje.

14 Protensão dos Cabos 14 O tensionamento, isto é, a operação de tracionar os cabos de protensão, é realizada por meio de macacos hidráulicos, adaptados a cada modelo de unidade e acionados por bombas elétricas de alta pressão. Antes de iniciar uma operação de tensionamento, é necessário certificar-se de que: O concreto atingiu a resistência necessária; O aspeto geral do concreto, na zona das cabeças das ancoragens, é bom; As cordoalhas e ancoragens estão limpas de todo tipo de impurezas; O equipamento necessário para a operação de tensionamento está em perfeitas condições de funcionamento. OPERAÇÃO DE PROTENSÃO A protensão é realizada mediante a utilização de macacos hidráulicos adaptados a cada modelo de unidade (número de cordoalhas constituintes do cabo) e do aço utilizado. Escolhe-se um tipo ou outro de equipamento para a operação, levando em conta os valores, parâmetros e dimensões dos macacos hidráulicos, cujos dados constam na tabela da página 17 (Características dos Macacos Freyssinet). A protensão deverá ser executada de acordo com a sequencia/estágios de carregamento e demais procedimentos definidos no Plano de Protensão, de acordo com a sequência definida no projeto. As operações de tensionamento são comandadas por pessoal especializado, treinado para executar os procedimentos aqui descritos, com a qualidade técnica que a mesma requer. Após as operação de tensionamento poderá ser emitido um relatório, com a descrição dos trabalhos executados, onde se anexam as tabelas de protensão dos cabos. Uma vez finalizada a operação deve-se obter da fiscalização a autorização para o corte das extremidades das cordoalhas e para o enchimento dos nichos das ancoragens. A acomodação da ancoragem FREYSSINET para as cordoalhas de diâmetro nominal,7 e 15,2 provoca uma penetração média das cunhas de 6 durante a cravação das mesmas. No caso, porém, de tensionamento individual das cordoalhas a penetração é de 3. TABELA DE PROTENSÃO Essa tabela registra as sucessivas etapas que serão realizadas durante as operações de tensionamento. Nela devem constar, além dos dados da obra e da identificação do elemento a ser protendido, o tipo de cabo e a sua seção, o modelo e área do pistão do macaco a ser utilizado, a força prevista em projeto, a pressão monométrica correspondente a essa força, e o alongamento esperado. A média das perdas do conjunto bomba-macaco-ancoragem é de 4% da força aplicada.

15 Esquema de Protensão COLOCAÇÃO DO MACACO Sequência de montagem do macaco e acessórios: A) Bloco de ancoragem com as cunhas; B) Anéis de cravação; C) Aranha; D) Macaco; E) Bloco traseiro com as cunhas especiais. 2. PREPARAÇÃO PARA OPERAÇÃO DE PROTENSÃO Fixação das cordoalhas no bloco traseiro, por intermédio das cunhas especiais. 3. OPERAÇÃO DE PROTENSÃO Aplicar a pressão (kgf/cm² = MPa) no pistão do macaco, prevista e correspondente ao esforço desejado. Os anéis asseguram uma cravação uniforme das cunhas e limitam seu retorno. 4. RETORNO E RETIRADA DO MACACO E ACESSÓRIOS Retorno do pistão, com consequência expulsão do óleo da câmara de tensão. Retirada do macaco e acessórios.

16 Macacos Freyssinet 16

17 Características dos Macacos Freyssinet 17 CARACTERÍSTICAS DOS MACACOS FREYSSINET Modelo Unidade de Protensão Seção do Pistão de Tensão Esforço Máximo Admissível Pressão Máxima Admissível Pressão de Cravação Curso Peso A B C ØD E cm² tf kn kgf/cm² MPa kgf/cm² MPa kg SC2A K13 SC2A-2 SC2A-3 2K13 4K13 1K15 2K15 37, SC2A-00 4K S-7 6K S-6 K K-1 4K13 6K13 7K13 4K K-1 K-3 K13 6K15 7K15 15K13 19K13 9K15 K K-0 K- 22K13 27K13 19K15 31K13 37K13 22K15 27K

18 Injeção 18 INJEÇÃO DAS ARMADURAS DE PROTENSÃO O preenchimento dos vazios entre a armadura de protensão e a parede interna da bainha por injeção da calda de cimento, tem as seguintes finalidades: Proteger a armadura contra a corrosão; Estabelecer a aderência de modo permanente entre a armadura e o concreto estrutural. Da qualidade dessa operação depende essencialmente a durabilidade da obra. A injeção de calda de cimento, os materiais constituintes da nata, e os ensaios que determinam as suas características, são procedimentos normalizados. PROPRIEDADES DA CALDA DE INJEÇÃO Não deve conter agentes agressivos ao aço sob tensão; Deve ser homogênea; Sua mistura não deve apresentar pelotas de cimento e nem sedimentação; Seu aspecto sempre deve ser pastoso e nunca líquido; A pasta deverá ter a fluidez necessária ao bom funcionamento da injetora. O tempo de passagem de 1 litro de nata através do funil de Marsh deve estar compreendido entre 9 e 15 segundos; Exsudação deve ser moderada, a fim de evitar a formação de vazios nos pontos altos dos cabos. Seu valor deve ser inferior a 2%, 3 horas após a mistura, com reabsorção total às 24 horas; Resistência à compressão cilíndrica aos 28 dias de idade Fck 28 > 30 MPa; Retração a 28 dias deve ser inferior 2.0 u/m; O tempo de pega (propriedade que depende das condições do canteiro e da temperatura ambiente), não deve em hipótese alguma ocorrer antes do término da operação de injeção. MATERIAIS O cimento deve ser do tipo Portland comum, acondicionado em sacos de kg. O cimento deve ser acondicionado em local abrigado da umidade e ter seu prazo de armazenamento controlado. A água deve ser potável, procedente da rede normal de abastecimento. É vedado o uso de água salobra. O emprego de aditivos nas pastas de injeção melhora a sua trabalhabilidade e as suas propriedades. Deve-se, no entanto, ter atenção à presença de substâncias nos aditivos que possam ser agressivas ao aço de protensão (cordoalha).

19 Injeção 19 COMPOSIÇÃO DA NATA DE INJEÇÃO A escolha do traço só deve ser feita depois de realizados ensaios para confirmar que os resultados obtidos atendem às especificações da obra. A relação água/cimento varia em função do tipo de aditivo e do cimento empregado. Deve-se escolher a menor possível, compatível com a fluidez requerida. Os resultados das natas de injeção estão condicionados pela natureza do cimento, pela eficácia dos aditivos, e, também, pelo método e equipamento utilizados para a fabricação da mesma. OPERAÇÃO DE INJEÇÃO Durante a injeção devem-se controlar a fluidez (à entrada e à saída do cabo) e a exsudação. Deverão ser moldados corpos de prova para ruptura posterior. A injeção só poderá ser aplicada após a fabricação e verificação da qualidade da 1ª mistura, e quando se tiver fabricado calda suficiente para preencher todo o cabo. Depois de iniciada, a injeção deverá ser feita de forma continuada e com fluxo de calda constante. Qualquer anomalia que ocorra durante a operação deve ser imediatamente comunicada ao engenheiro da obra. Para algumas situações deve-se preparar um procedimento particularizado. São elas: Cabos longos (comprimento maior que 0 metros); Cabos verticais (para ter em atenção o tratamento que se deve dar à água de exsudação); Condições extremas de temperatura (abaixo dos 5ºC e acima dos 35ºC).

20 Estais Freyssinet O Estai FREYSSINET Desde o seu surgimento em meados dos anos a tecnologia dos Estais Freyssinet vem sendo aperfeiçoada, sendo hoje referência em matéria de resistência à fadiga, proteção anti-corrosiva, inspecionabilidade e substitubilidade. Os Estais Freyssinet têm como principal característica sua grande facilidade de manuseio, no qual se empregam equipamentos leves, uma vez que seu sistema individual de ancoragem dos cordões permite a montagem e desmontagem cordoalha por cordoalha. Esta característica facilita bastante a construção e a manutenção das estruturas estaiadas. Este sistema possibilita também, a qualquer tempo, a substituição de qualquer cordoalha ou mesmo de um estai completo, sem que seja necessário sequer interromper o tráfego da Ponte ou Viaduto. Outra grande evolução do S i s t e m a F r e y s s i n e t é a utilização do Processo de Isotensão para o tensionamento das cordoalhas, processo esse que, com auxilio de células dinamométricas, garante a igualdade de tensões em todas as cordoalhas de um mesmo estai. O Processo de Isotensão é uma patente mundial do Grupo Freyssinet. Uma evolução do tradicional sistema de concreto protendido Freyssinet, as ancoragens para estais, proporcionam uma grande qualidade e durabilidade às estruturas estaiadas, uma vez que a fiabilidade de tais estruturas está em grande parte nos dispositivos de ancoragem. A Freyssinet tem ancoragens reguláveis que, por serem providas de rosca permitem a qualquer instante, seja na fase construtiva ou durante a vida útil da estrutura, conhecer e modificar o nível de tensão de um estai, utilizando para tal um macaco de pesagem. Todas as peças que constituem o Estai Freyssinet são devidamente protegidas contra a corrosão. Além das proteções individuais uma bainha exterior cobre todo o conjunto, acrescentando uma proteção suplementar e combatendo os efeitos aerodinâmicos no conjunto de cordoalhas. Essa bainha de envolvimento global é coextrudada de polietileno de alta densidade (HDPE). A capa interior é responsável pela resistência mecânica enquanto a capa exterior, protegida com antioxidantes, resiste à agressão dos raios UV. Além de todas as características acima mencionadas, é importante ressaltar que o atual estágio de desenvolvimento do Sistema Freyssinet é o fruto de quase sessenta anos de atividade no mercado de obras de arte, experiência essa r e f l e t i d a n a a l t a qualidade atingida no sistema de ancoragens.

21 Estais Freyssinet 21 Amortecedores São vários os fenômenos que podem causar vibração nos estais, e com isso reduzir a sua vida útil. Uma vez que grande parte das vibrações nos estais tem origem na concepção geral da estrutura, recomenda-se a realização de um estudo específico que permita verificar e definir as necessidades de amortecimento desses elementos. A Freyssinet dispõe de vários tipos de amortecedores que podem ser adaptados às mais distintas situações, mas que no entanto devem ser previstos desde a fase de projeto. Ensaios de fadiga A Freyssinet, com centenas de obras estaiadas executadas em todo o mundo, tem um extenso acervo de ensaios de fadiga já realizados, sempre em laboratórios de reconhecido prestígio internacional. A apresentação destes ensaios normalmente evita que se tenha que providenciar outros, o que se traduz numa importante economia para o cliente, dado o elevado custo dos mesmos.

22 Estais Freyssinet 22 Unidade Tubo Forma Flange Tubo de HDPE Placa de Apoio Capô Colar ØBF ebf ØBR ebr ØD ØE ØG eg HF HR eh ØIF ØIR ØJF ØJR LFo LRo L min. 177,8 6,3 219,1 6, ,1 6,3 244,5 6, ,5 6,3 298, ,5 6,3 298, ,3 323, , , , , ,6 8,8 406,4 8, , , , , , ,8 530, , ,2 558,8, , ,5 635, ,

23 Contato: Telefone / Fax: 55 (11) / Eng. Edson E. Lima: [email protected] Eng. Luciano A. Domingues: [email protected] Eng. Pedro Sousa: [email protected]