SISTEMAS DE PRÉ-ESFORÇO

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1 SISTEMAS DE PRÉ-ESFORÇO SISTEMAS DE PRÉ-ESFORÇO 3. PROJECTO DE PRÉ-ESFORÇO SISTEMAS DE PRÉ-ESFORÇO Betão Pré-esforçado 3. PROJECTO DE PRÉ-ESFORÇO Pré-tensão Pós-tensão 1

2 Sistemas de Pré-esforço: Cordão de Alta Resistência Tubo de Injecção / Purga Purga Bainha Tubo de Injecção / Purga Ancoragem Activa Tubo Injecção /Purga Calda de Injecção Ancoragem Passiva Elementos a tensionar (Cordão ou barra) Ancoragens Bainhas / Tubos Armaduras de Reforço Acessórios Especiais Categorias Principais: TIPOS DE SISTEMAS DE PRÉ-ESFORÇO Sistemas Multi-Cordão Cabos Interiores Aderentes Não Aderentes polietileno cordão Protecção anti-corrosiva Cabos Exteriores Sistemas Multi-Cordão Sistemas Multi-Cordão Cabos Circulares Tubo de Injecção Placa de ancoragem Tubo de Cordão Injecção Casting Bainha Steel Duct Cabos Circulares Ancoragens Passiva Activa Continuidade Activa cunhas Placa de ancoragem Casting Cordão cunhas Bainha Exterior Protecção Cordão 1ª Betonagem 2ª Betonagem Junta de betonagem 2

3 Sistemas Multi-Cordão Cabos Verticais Sistemas Multi-Cordão Cabos Circulares Protecção Sistema Encapsulado Bainha ou Tubo rígido recto Bainha ou Tubo rígido curvo Purga Sistemas Multi-Cordão Cabos planos Sistemas Multi-Cordão Cabos Planos Placa de ancoragem Bainha Protecção cunha Casting Sistema encapsulado Tubo de Injecção Bainha Exterior Protecção Cordão Sistemas Mono-cordão - Não Aderente Bainha Exterior Protecção Cordão Sistemas Mono-cordão Ancoragens Molde Cordão autoembainhado Passiva Continuidade Activa Placa de ancoragem - Aderente Tubo de Injecção Bainha 1ª Betonagem 2ª Betonagem Molde Junta de betonagem cordão Placa de ancoragem 3

4 Tirantes Barras de Alta Resistência SISTEMAS DE PRÉ-ESFORÇO Não Metálicos 3. PROJECTO DE PRÉ-ESFORÇO Directiva dos Produtos de Construção D ou ou Norma Europeia Harmonizada EN GUIA DE APROVAÇÃO EUROPEIA ETAG Autorização de Aprovação sem Guia CUAP APROVAÇÃO EUROPEIA ETA M a r c a ç ã o 4

5 ETAG 013 Sistemas de Pré-esforço Categorias Principais: - Cabos Interiores - Aderentes - Não aderentes - Cabos Exteriores Valid ETAs: Criteria: Number Guideline (xyz): 013 Categorias Opcionais: - Cabos retensionáveis (interiores e exteriores) - Cabos substituíveis (interiores e exteriores) - Cabos para aplicações criogénicas - Cabos interiores aderentes com bainha de plástico - Cabos encapsulados - Cabos isolados electricamente - Cabos exteriores para estruturas metálicas e mistas - Cabos para estruturas de alvenaria - Cabos para estruturas em madeira Resistencia Mecânica e Estabilidade: Ensaio Estático : Carga máxima 95% da tensão de rotura do aço de pré-esforço Alongamento máximo dos elementos tensionados 2% Falha por rotura dos elementos tensionados Resistencia Mecânica e Estabilidade: Ensaio de Fadiga: 2x10 6 de ciclos com 80 MPa de variação de tensão carga máxima de 65% GUTS Resistencia Mecânica e Estabilidade: Ensaio de Transferência de Carga à Estrutura : Fu 1.1 Fpk (f cm,e / f cm,0) 1ª 80% GUTS 0.15mm 10ª 12% GUTS 0.15mm 10ª 80% GUTS 0.25mm Resistencia Mecânica e Estabilidade: Ensaio de Atrito: Atrito ao longo do traçado, Perdas por atrito nas ancoragens Desvio / Deflexão (limites): Raio Mínimo dos cordões internos, Raio mínimo dos desviadores de cabos exteriores (critérios de aceitação para o ensaio estárico) Revestimento de cabos exteriores (critério de aceitação para revestimentos ) 5

6 Resistencia Mecânica e Estabilidade: Exequibilidade / Fiabilidade da Instalação : Componentes tradicionais: Experiência é suficiente Novos Componentes: - Instalação; - Aplicação de Tensão; - Injecção. Nome do Fabricante do Kit Ano de aposição da marcação Número do Certificado de Conformidade Número da ETA Categorias Número do ON SISTEMAS DE PRÉ-ESFORÇO 3. PROJECTO DE PRÉ-ESFORÇO 3.2. Cálculo de Perdas e Alongamentos 3.4. Plano de Tensionamento dos Cabos Planta Corte ongitudinal 6

7 Cortes Transversais Condicionantes do Sistema de Pré-esforço: - Curvaturas mínimas dos cabos e troços rectos nas zonas das ancoragens. - Recobrimento e afastamento mínimos entre ancoragens. - Recobrimento e afastamento mínimos entre bainhas. - Dimensionamento de nichos de ancoragem. - Curvaturas mínimas dos cabos e troços rectos nas zonas das ancoragens. - Valores mínimos para afastamentos entre ancoragens e distâncias das ancoragens ao bordo do elemento em betão. Raio mínimo das bainhas metálicas correntes (ETA VS): R 2. 8 F pk R em metros e Fpk em MN. - Dimensão mínima dos troços rectos nas ancoragens: Os comprimentos dos troços variam entre 0.8, 1.0 e 1.5 m, Respectivamente para Fpk 2MN, 2MN Fpk 7MN e Fpk 2MN. (ETA VS), - Recobrimento e afastamento mínimo de bainhas. - Dimensionamento de nichos de ancoragem. - Regulamentarmente, o recobrimento mínimo que um cabo deve possuir, é maior ou igual ao diâmetro da sua bainha. - Em situações específicas, as bainhas poderão aproximar-se e até tocar-se, desde que o contacto se faça pontualmente. O contacto de bainhas noutras situações e de forma continuada, é de evitar porque poderá haver penetração de uma bainha noutra, devido às forças de desvio dos cabos e passagem de calda de injecção de um cabo para outro em esticamentos desfasados, com a sua consequente obstrução. 7

8 3.2. Cálculo de Perdas e Alongamentos - Folha de cálculo de perdas e alongamentos VS - Folha de cálculo de perdas e alongamentos VS PERDAS DE PRÉ-ESFORÇO - CÁCUO Passagem Superior 3 FASE 4 - Cabos A4 Número de secções de cálculo 8 Coeficiente de atrito em curva ( 0,2 rad -1 Coeficiente de atrito em recta (k) 0,001 m -1 Área de aço de pré-esforço (Asp) 26,60 cm 2 Tensão de rotura do aço de pré-esforço ( rot) 1860 MPa Módulo de elasticidade do aço de pré-esforço (E p) 195 GPa Módulo de elasticidade do betão aos 28 dias (E c,28) 33,5 GPa Módulo de elasticidade do betão à data da aplicação do p.e.(e c,j) 29,8 GPa Coeficiente de Fluência do betão ( c) 2,7 Extensão de Retracção do betão ( c) -2,0E-04 Relaxação do aço às 1000 h a 20 C e a 70% da rotura 2,5% Número de cabos na mesma secção transversal 8 Aplicação da força de pré-esforço Puxe e reaperto (S/N)? N Puxe a 80,0% da r ado de início de pré-esforço (E/D) D - Parâmetros usados no cálculo. - Discretização das secções em função do traçado. Consideração de desenvolvimentos rectos e parabólicos. Perdas imediatas Secção x [m] h [m] [rad] P atrito[kn] P [kn] P [kn] P [kn] r.c. d.i. o 1 0,000 0,555 0, ,7 0,0 22,8 3190,6 2 1,000 0,452 0, ,2 0,0 22,8 3205,0 3 7,156 0,150 0, ,5 0,0 22,8 3320,7 4 16,697 0,859 0, ,9 0,0 22,8 3506,4 5 19,082 1,050 0, ,3 194,0 22,8 3438,9 6 22,140 0,857 0, ,7 419,3 22,8 3326,3 7 24,197 0,638 0, ,7 763,2 22,8 3154,3 8 25,197 0,555 0, ,0 798,7 22,8 3136,5 Esquerda Direita ,00 Comprimento de reentrada das cunhas [m] 0 7,944 - Perdas totais cerca de 20 a 25% - Valores expectáveis de P por cordão de 0.6 Cordão de secção 1.4 cm 2 : 140 a 150 kn Cordão de secção 1.5 cm 2 : 160 a 170 kn - Cabos muito curtos, pesam mais as perdas devidas à reentrada de cunhas. Evitar cabos inferiores a 8/9 m. Esquerda Direita Força de puxe P o' [kn] ,1 Reentrada das cunhas [m] 0,006 0,006 Alongamento Teórico [m] 0,000 0,170 Traçado do Cabo Secção Curva / Recta x [m] h [m] R planta [m] c [MPa] c,po+g[mpa] c,po[mpa] 1-0 0, ,0-4,0-6,0 2 R 1 0,452 57,3-3,0-4,0-6,0 - Cálculo aproximado das perdas diferidas. Utilização de valores médios para as tensões de compressão no cálculo de perdas por fluência e retracção. Perdas diferidas Secção x [m] h [m] Po [kn] P [kn] P [kn] P [kn] P [kn] flu. retr. rel. 1 0,000 0, ,6 167,2 103,7 102,8 2840,7 2 1,000 0, ,0 167,2 103,7 104,7 2853,3 3 7,156 0, ,7 167,2 103,7 120,1 2953,8 4 16,697 0, ,4 167,2 103,7 146,6 3113,3 5 19,082 1, ,9 167,2 103,7 136,7 3055,5 6 22,140 0, ,3 167,2 103,7 120,9 2958,5 7 24,197 0, ,3 167,2 103,7 98,2 2809,0 8 25,197 0, ,5 167,2 103,7 96,0 2793,5 - Cabos muito longos, pesam mais as perdas por atrito. 3 C 7,156 0,15 57,3-3,0-4,0-6,0 4 C 16,697 0,859 57,3-3,0-4,0-6,0 5 C 19,082 1,05 57,3-3,0-4,0-6,0 6 C 22,14 0,857 57,3-3,0-4,0-6,0 7 C 24,197 0,638 57,3-3,0-4,0-6,0 8 R 25,197 0,555 57,3-3,0-4,0-6,0 O cálculo de armaduras de reforço junto das cabeças de ancoragem Detalhe de armaduras de reforço para força concentrada (Artº. 140 REBAP) ou Cap (EC2) e nichos de ancoragem - As armaduras devem ser distribuidas em profundidade, na chamada distância de regularização - A quantidade de armadura é determinada pelo quociente entre a força de tracção Tsd e a tensão de cedência do aço f syd (limitado a 270 MPa no REBAP e 300 MPa no EC2). O cálculo da força de tracção Tsd, devido a uma força concentrada pode ser efectuado com base no REBAP ou no EC2 (EN ). - REBAP: Artº. 140 a Tsd 0.30 Fsd (1 ) com Fsd = 1.35 x Fpuxe b - EC2: Cap a Tsd 0.25 Fsd(1 ) b com Fsd = 1.20 x Fpuxe Conjugando os factores, a força de tracção Tsd calculada pelo EC2 vem reduzida em cerca de 17%, face ao cálculo pelo REBAP. Detalhe de armaduras de reforço para força excêntrica, fora do núcleo central (Artº REBAP) Detalhe de armaduras de reforço para forças actuando afastadas (Artº REBAP) 8

9 Detalhe de armaduras de reforço em junta construtiva de tabuleiro vigado Detalhe de armaduras de reforço em maciço de ancoragem, típicamente usado em obras com caixão fechado Detalhe de armaduras de reforço para forças concentradas em lajes de edifícios 3.4. Plano de Tensionamento dos Cabos SISTEMAS DE PRÉ-ESFORÇO 3. PROJECTO DE PRÉ-ESFORÇO Puxe com um só macaco. Sequência de puxe de forma a minimizar os desequilibrios transversais na secção durante a aplicação da força e as movimentações do macaco (com grua). 9

10 Montagem Colocação de Bainhas Aplicação de Tensão Enfiamento de aço Desenrolador Máquina de enfiar Cabo Colocação das ancoragens Injecção Injecção NP EN 446 / 447 Qualificação das Empresas de Pré-esforço e do seu Pessoal Qualificação das Empresas de Pré-esforço e do seu Pessoal CWA Instalação de Kit s de Pré-esforço Empacotagem, Transporte, Armazenamento e Manuseamento Equipamento Montagem, Aplicação de Tensão, Injecção Empresa de Aplicação de Pré-esforço Encargos da Organização Verificações Técnicas e Práticas Experiência, Conhecimento, Formação e Qualificação de Pessoal Staff Técnico Pessoal em Obra 10

11 REGUAMENTAÇÃO / DOCUMENTAÇÃO SISTEMA DE PRÉ-ESFOR ESFORÇO Concepção do Sistema: Aprovação Técnica Europeia (ETA) - ETAG 013 Colocação dos Componentes em Obra: Certificado de Conformidade - ETAG 013 Aplicação do Sistema em Obra Certificação da Empresa - CWA NP ISO 9001:2000 REGUAMENTAÇÃO / DOCUMENTAÇÃO MATERAIS Documentação / Certificados de Qualidade Rastreabilidade Completa Aço de Pré-esforço: Componentes das Ancoragens: Bainhas: (Metálicas) Certificação (CERTIF) NEC E453 (D 28/2007) Marcação CE ETA / ETAG 013 Marcação CE NP EN 523/4 REGUAMENTAÇÃO / DOCUMENTAÇÃO EXECUÇÃO DOS TRABAHOS Montagem: Aplicação de Tensão: Especificações ETA / ETAG 013 Tolerâncias pren Especificações ETA / ETAG 013 Tolerâncias pren Alongamentos: +/-15% - cabo individual +/-5% - secção total SISTEMAS DE PRÉ-ESFORÇO 3. PROJECTO DE PRÉ-ESFORÇO Injecções: Especificações NP EN 446 / 447 Pontes por Avanços Sucessivos Tabuleiros Pré-fabricados Ponte da ezíria, Portugal Tirantes SHENZEN WESTERN CORRIDOR IST Execução de Estruturas Sistemas de Pré-esforço HONG Janeiro KONG

12 Tabuleiros Pré-fabricados Tabuleiros Pré-fabricados RT DUBAI HIGH SPEED RAI, TAIWAN IST Execução de Estruturas Sistemas de Pré-esforço Janeiro 2010 IST Execução de Estruturas Sistemas de Pré-esforço Janeiro 2010 Tirantes P. S/ RIO ÁGUEDA, PORTUGA IST Execução de Estruturas Sistemas de Pré-esforço Janeiro 2010 IST Execução de Estruturas EDIFÍCIOS EDIFÍCIOS IST Execução de Estruturas Sistemas de Pré-esforço Janeiro 2010 IST Execução de Estruturas Sistemas de Pré-esforço Janeiro 2010 Sistemas de Pré-esforço Janeiro

13 EDIFÍCIOS Portugal EDIFÍCIOS Reforços Aberturas Remoção de Pilares DAMPING SYSTEMS BUIDINGS NG / PG SINES, PORTUGA Ensaios Criogénicos Centrais Nucleares YONGGWANG NUCEAR PANT Pavimentos Pré-esfor esforçados 13

14 REFORÇO ESTRUTURA Pavimentos Pré-esfor esforçados Figueira da Foz, Portugal BURJ DUBAI, UNITED EMIRADES Top Pinacle 500ton 102m 818m high HEAVY IFTING N KOSSA BARGE, FRANCE CONGO VS INTERNACIONA Europe and Middle East, Europe + USA (CEME) North and South East Asia, Australia, Pacific (ASIAPAC) Profits Centers icencees R & D Center Technical Center Plants Iberian peninsula, South Africa and atin America (IPSAA) 14

15 SISTEMAS DE PRÉ-ESFORÇO VS SISTEMAS PORTUGA Carlos Pereira Romão Almeida 15