Práticas Construtivas Execução de Estruturas Prof.Dr. Manuel Vitor dos Santos

Transcrição

1 Práticas Construtivas Execução de Estruturas Prof.Dr. Manuel Vitor dos Santos

2 2º Semestre de 2014 INTEGRANTES - Amanda Kimie - Karina Honda - Larissa Parente - Leonardo Allegretti - Marcos Yuiti - Ranieri Vilela - Roberto Nakagawa - Victor Nicolosi

3 Definição A protensão pode ser definida como o artifício de introduzir, numa estrutura, um estado prévio de tensões, de modo a melhorar sua resistência ou seu comportamento, sob ação de diversas solicitações. As Figura mostra um exemplo de aplicação da protensão:

4 O artifício da protensão aplicado ao concreto O artifício da protensão aplicado ao concreto consiste em introduzir na peça, esforços prévios de compressão que reduzam ou anulem as tensões de tração no concreto devidas às solicitações de serviço. Dessa forma minimiza-se a importância da fissuração como condição limitante do uso de aços de alta resistência em peças fletidas.

5 Execução do Concreto Protendido. O sucesso da tecnologia do concreto protendido e a obtenção de todas as vantagens técnicas que ela possibilita estão diretamente relacionados com a qualidade da execução do processo da protensão de uma estrutura, como um todo. A grande responsabilidade que a protensão pode ter na estabilidade da estrutura, requer que ela seja executada com cuidados especiais e o acompanhamento por pessoal especializado e experiente juntamente com o acompanhamento as normas técnicas.

6 Normas Técnicas NBR7482: Fios de aço para concreto protendido. NBR7483: Cordoalhas de aço para concreto protendido Requisitos NBR7484: Fios, barras e cordoalhas de aço destinados a armaduras de protensão Ensaios de relaxação isotérmica NBR7681: Calda de cimento para injeção NBR10839: Execução de obras de arte especiais em concreto armado e concreto protendido NBR 14931: 2004: Execução de estruturas de concreto

7 MODALIDADES DE EXECUÇÃO DO CONCRETO PROTENDIDO a) PRÉ-TENSÃO - Armadura pré-tracionada Os cabos são sempre internos e com aderência (inicial). b) PÓS-TENSÃO - Armadura pós-tracionada Com aderência posterior Sem aderência Cabos internos Cabos externos

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9 PONTES POR BALANÇO SUCESSIVO Desenvolvido no Brasil Áreas com dificuldade de se executar escoramentos Aduelas

10 Concreto Protendido com Aderência Posterior

11 Formas

12 Treliça metálica: avanço da obra, sem alteração do trânsito local.

13 Garantir o formato geométrico e alinhado da estrutura;

14 Auxiliar no acabamento da estrutura.

15 Topografia: um papel importante para execução e alinhamento das formas.

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21 ARMADURA PASSIVA

22 DEFINIÇÃO Armaduras passivas são aquelas dispostas sem tensões prévias nas peças estruturais. Onde empregam-se aços dos tipos comuns CA-50 e CA-60, utilizados no concreto armado convencional.

23 QUAL O MOTIVO DA UTILIZAÇÃO DA ARMADURA PASSIVA NO CONCRETO PROTENDIDO? Recomenda-se que nenhuma peça tenha índices excessivamente baixos de armadura passiva (por maior que seja o grau de protensão), pois esta desempenha diversas funções importantes, tais como: Elimina ou reduz a fissuração provocada pela retração do concreto; Garante resistência para tensões elásticas de tração em serviço; Aumenta o momento de fissuração da peça; Aumenta o momento fletor de ruptura da seção.

24 O aço CA-50 é também utilizado para a composição das armaduras de fretagem, ou seja, as armaduras que absorvem os esforços de tração na região das ancoragens, provocados pela aplicação da força de protensão.

25 EXECUÇÃO DA ARMADURA PASSIVA A execução da armadura passiva no concreto protendido, segue os mesmos procedimento que no concreto armado convencional.

26 Sedo eles: Detalhamento das plantas de armação Possíveis alterações de projeto Espaçamento entre as ferragens Ancoragem da armadura passiva Ao diâmetro especificado no projeto Recobrimento da armadura

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28 Bainhas ou Tubos Metálicos

29 Principais funções Possibilitar a movimentação das cordoalhas durante a operação de protensão. Receber a nata de cimento, na operação de injeção.

30 Tipos de Bainhas Bainha metálica corrugada redonda Bainha metálica corrugada achatada Fonte: Fotos da obra Fonte: Google

31 Obra visitada Bainha de diâmetro de 80mm, utilizada em toda a extensão da obra, com a execução de furos para a locação de aparelho de movimentação de grandes cargas. Fonte: Fotos da obra

32 Furos para a locação de aparelho de movimentação de grandes cargas Fonte: Fotos da obra Fonte: Fotos da obra

33 Obra visitada Bainha de diâmetro de 100mm Fonte: Fotos da obra

34 Posicionamento das bainhas de acordo com o projeto Fonte: Fotos da obra

35 Colocação das cordoalhas Fonte: Fotos da obra

36 Emenda: Fita adesiva Fonte: Fotos da obra

37 Purgadores Função: Permitir e atestar a plena injeção da calda de cimento dentro da bainha metálica. Prover o escapamento do ar interno das bainhas, formando respiros.

38 Purgadores Fonte: Fotos da obra

39 Cuidados Cuidados especiais devem ser tomados com as bainhas no que diz respeito à perfeita vedação de suas extremidades. Rigorosa fixação das mesmas no sentido de impedir seu deslocamento, quando do lançamento de concreto. Na região das ancoragens, verificar rigorosamente os ângulos de saída e dimensões de acordo com o projeto. As bainhas devem ser examinadas para a localização de todos os indícios de danos nas mesmas. Bainhas deformadas transversalmente ou perfuradas deverão ser substituídas ou reparadas. Conferir se foram colocados todos os cabos definidos em projeto, assim como a armadura passiva.

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41 EXECUÇÃO DO CONCRETO

42 COMPOSIÇÃO Concreto obtido através da mistura de cimento, areia, agregado miúdo, agregado graúdo e água. Traço de acordo com as exigências da obra. Em algumas situações são utilizados aditivos e adições para melhorar a trabalhabilidade, retardar a velocidade de reações químicas ou aumentar a resistência. Concreto da obra cimento Ari, pó de pedra, brita 0 60%, brita 1 40%, água e aditivos.

43 CONCRETO FRESCO. As principais características do concreto fresco são consistência, trabalhabilidade e homogenidade.. E mais econômico executar um concreto com menos água.. Obra como continha uma grande quantidade de armaduras passivas, ancoragens e bainhas foi necessário um concreto mais fluído com um slump de 20, obtido com o uso de aditivos.. Fck = 32 MPa em 2 dias e 3 horas de trabalhabilidade.

44 LANÇAMENTO Existem vários métodos de lançamento de concreto tudo depende das características da obra. No caso da obra em análise, devido ao acesso ao local de concretagem, foi utilizado uma caçamba em forma de funil, que por sequência era içada por uma grua até o local de concretagem.

45 ADENSAMENTO O adensamento é uma das partes mais importantes da fabricação do concreto, interferindo sensivelmente nas características finais do mesmo. Processo mais usual de adensamento vibração mecânica através de imersão de vibradores no concreto. Na obra em análise foi utilizado o método de vibração para evitar bicheiras.

46 CURA DO CONCRETO. A cura e o tempo depois da pega em que a hidratação do concreto se desenvolve com um grande velocidade, e a água existente na mistura tem a tendência de sair pelos poros do material e se evaporar, causando um diminuição de volume (retração) com essa retração pode ocorrer o aparecimento de fissuras no concreto diminuindo a sua resistência.. Métodos de cura a vapor ou o procedimento de molhar ou encharcar as superfícies aparentes do concreto ou mesmo molhar as faces do formas de madeira constante mente.. A obra na obra foi utilizado esse último método.

47 PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO Principais características de interesse do concreto endurecido são as mecânicas resistência a compressão e a tração. Ensaios corpos de provas são ensaiados para comprovação da resistência do concreto produzido. A obra no caso da obra em análise foram utilizados corpos de provas cilíndricos de 15x30.

48 CUIDADOS DURANTE A EXECUÇÃO DA CONCRETAGEM O concreto não pode ser lançado antes da inspeção das armaduras passiva e ativa. O concreto a ser usado para estruturas protendidas deve ser plástico o suficiente para preencher todos os vazios em regiões de grandes concentrações de ferragem. O traço deve apresentar a resistência necessária, porém com agregados de diâmetro máximo compatível com o espaçamento existente entre a armadura. Deve ser tomado cuidado especial para preencher os vazios atrás e em torno das ancoragens. Não será permitido o lançamento de concreto de grande altura ( 2m) diretamente sobre as bainhas. Neste sentido, a empresa construtora deverá prover o uso de equipamentos auxiliares (calhas, trombas de elefante, etc.).

49 CUIDADOS DURANTE A EXECUÇÃO DA CONCRETAGEM Os tubos da bomba de concreto, se usada, deverão ser apoiados de forma a não encostarem nas armaduras. Durante a operação de concretagem, devem ser tomados cuidados especiais para evitar que vibradores e a concentração de pessoas danifiquem bainhas e respiros de injeção e desloquem bainhas e ancoragens de suas posições definitivas. Neste sentido, recomenda-se orientar o pessoal que executa a concretagem sobre os pontos onde deverão introduzir os vibradores no concreto. Não é permitido que vibradores de diâmetro maior que 60mm sejam utilizados diretamente sobre as bainhas, quando adensamento do concreto, sendo que junto às mesmas, deverão ser utilizados vibradores de pequena potência.

50 CUIDADOS APÓS A EXECUÇÃO DA CONCRETAGEM Deve-se verificar se ocorreu entrada de argamassa do concreto nas bainhas. Para isso, pode-se lavar as bainhas durante a concretagem ou imediatamente após esta, ou passar por elas uma bucha, a fim de retirar qualquer eventual nata de concreto que tenha penetrado nas bainhas. Caso a limpeza das bainhas seja feita com água, deve ser seguida da aplicação de jato de ar nas bainhas, para a retirada completa da água, verificando-se antes se a rede de ar não se acha contaminada por óleo.

51 Armadura ativa Apoios Bainhas e nata de cimento Redução dos esforços de tração

52 Armadura ativa Cabos de alta resistência Ancoragem na própria estrutura Tensões da carga=tensões prévias de compressão

53 Aço Armadura ativa na obra

54 Armadura ativa na obra Colocação dos cabos 1. Nichos 2. Controle de qualidade

55 Armadura ativa na obra Colocação dos cabos

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57 Armadura ativa na obra Plano de protensão 1. Alongamentos e forças de protensão 2. Resistência máxima do concreto 3. Numero de fases de protensão 4. Recomendação para o decimbramento

58 Armadura ativa na obra Fechamento do Nicho

59 ANCORAGEM Ancoragem é o dispositivo capaz de manter o cabo em estado de tensão, transmitindo força de protensão à estrutura.

60 ANCORAGEM ATIVA É usado para tensionar e fixar o aço de protenção A ancoragem é localizada nas extremidades onde se acopla o macaco hidráulico de protenção.

61 ANCORAGEM ATIVA TIPO E Composição: Bloco de ancoragem, Tronco Cônicos, Cunhas e placa de funil. Placa de funil é o único componente da ancoragem que é posicionado antes da concretagem.

62 ANCORAGEM ATIVA TIPO B Composição: Peça principal de aço de formato tronco piramidal e cunhas tripartidas. O bloco de ancoragem é colocado após a concretagem e apoia-se diretamente na supefície da estrutura.

63 Na Obra: Trombeta Armação em espiral

64 ANCORAGEM PASSIVA É a ancoragem da ponta final do cabo. Seu posicionamento normalmente é fixada na extremidade do cabo antes de chegar ao local da obra. Não é aplicado a protensão, pois possui cunhas pré-cravadas durante a preparação dos cabos.

65 ANCORAGEM PASSIVA - TIPO U É uma ancoragem fixa na qual a transferência da força de protensão para o concreto. A ancoragem dá-se por aderência ao longo das cordoalhas na parte descoberta (parte da cordoalha fora da bainha) e por tensões de compressão entre a placa de aço curvada e o concreto.

66 ANCORAGEM PASSIVA TIPO H É uma ancoragem fixa, na qual um equipamento faz o desencordoamento das pontas das cordoalhas. A transferência da força de protensão para o concreto que envolve a ancoragem dá-se por aderência ao longo das cordoalhas na parte descoberta.

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68 Protensão

69 O que é É o processo no qual se aplica os esforços de tensão no aço que comprimirá o concreto, garantindo assim a protensão propriamente dita.

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71 Cuidados A operação de protensão não deve começar até que os testes dos corpos de prova, curados sob as mesmas condições da obra, tenham atingido a resistência mínima de projeto.

72 Preparação para a Protensão Conferir a integridade do concreto (sondar com um martelo) Conferir perpendicularidade dos cabos e paralelismo da placa em relação à face do concreto (de acordo com o projeto). Limpar os cabos. Instalar as cunhas. Marcar os cabos (Se os cabos forem protendidos nas duas extremidades, marcas as duas pontas antes da protensão). Conferir o equipamento: Limpeza (mandíbulas e pistão) Ligação Elétrica Mangueiras Hidráulicas e Manômetro. Bomba. Testar o macaco e registrar as folhas de aferição da calibração.

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74 Protendendo os Cabos Não protender os cabos antes do concreto atingir a resistência adequada, mas fazê-lo tão logo isso aconteça. Liberar a área. Fazer a medição dos alongamentos simultaneamente à protensão, caso haja discordância entre os valores calculados e os medidos, a protensão deve cessar até que a causa seja identificada e corrigida. Ao instalar o macaco na cordoalha, certificar-se de que o nariz do macaco esteja completamente apoiada na placa de ancoragem. (Não ajustar com pancadas). Certificar-se da posiçao das mandíbulas do macaco em relação à cordoalha (paralelas) e do correto encaixe das cordoalhas nas mandíbulas. Instalar a bomba. Operar a bomba através do interruptor remoto, evitando riscos no caso de falhas. O manômetro deve estar visível e perpendicular ao operador que o está monitorando (evitar a paralaxe).

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76 Causas de alongamento inadequado Marcação precária Medição imprecisa Leitura imprecisa do manômetro Procedimento inadequado Erros matemáticos Perda de cravação excessiva. Certificar-se da perfeita limpeza da placa de ancoragem e se as cunhas foram uniformemente posicionadas. Mau funcionamento do equipamento (mandíbulas desapertadas, descalibração) Colocação inadequada das cunhas Variação nas propriedades do material Bicheiras no concreto na zona de ancoragem (quando a ancoragem anda para dentro do concreto.

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78 Problemas durante a protensão Macaco não consegue se estender ou retrair Verificar se todas as ligações hidráulicas estão conectadas. Verifique as ligações elétricas. Macaco se estende ou retrai vagarosamente Verifique as ligações elétricas (possível queda de tensão no cabo de alimentãção ou energia insuficiente no canteiro de obras. Verificar se as juntas de pressão estão provocando desvio (estender o macaco, elevar a pressão a 22kN e parar a bomba, caso a pressão não se sustentar o equipamento deve ser reparado) Verificar nível de óleo, filtro e desgaste dos pistões da bomba.

79 Procedimentos de Segurança Quando a protensão for acima do nível do solo, os macacos e as bombas dever ser fixos por corda ou cabo de aço para evitar que o equipamento seja lançado no caso de rompimento do cabo durante a protensão. Não permitir ninguém perto do macaco ou da bomba durante a protensão, nem sobre a laje ou viga que estiver sendo protendida no momento. Manter as mãos longe do macaco. Manter a região livre de mangueiras ou cabos elétricos enquanto a protensão estiver ocorrendo. Usar apenas equipamentos fornecidos pela empresa de protensão. Lembre-se que esses cuidados devem ser tomados em ambos os lados da protensão. No caso de haver a necessidade de destracionar um cabo, isso deve ser feito por um profissional qualificado com os equipamentos adequados. Se o macado ficar preso, NUNCA use um segundo macaco atrás do primeiro.

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81 Nunca faça Não use o macaco quando ele não estiver posicionado adequadamente. Não protenda o cabo exessivamente para obter o alongamento adequado. Não permita obstruções à abertura do macaco. Não permita, nem permita ninguém perto do macaco, da bomba ou ao londo do cabo durante a protensão. Não martelo ou bata no macaco ou nos cilíndros Não destracione com placas soltas, calços inadequados ou pelas costas do macaco. Não ative o equipamento sem saber operá-lo.

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83 Perguntas a se fazer antes, durante e depois. A cavidade da placa de ancoragem está livre de sujeira ou detritos? A peça usada para pintura está definida? As cunhas estão livres de ferrugem e rebarbas? São de tamanho e comprimentos adequados? Os equipamentos estão calibrados e certificados? O operador é qualificado? Os alongamentos estão de acordo com os valores calculados? Estão sendo registrados adequadamente? As pontas dos cabos estão sendo cortadas com a profundidade adequada?

84 Nata de Cimento

85 Nata de Cimento A nata é uma mistura de cimento, água e aditivos, os quais poderão ser plastificantes, retardadores de pega e expansores, variando em função dos tipos de cabos de protensão a serem injetados e respeitando os ensaios de compatibilização com o cimento disponível. Para o processo ocorrer de forma adequada, é necessário que a nata tenha as seguintes características: ausência de agentes agressivos, fluidez suficiente durante toda a injeção, boa estabilidade, pouca retração, resistência mecânica conveniente e pouca absorção capilar. Diversos parâmetros influenciam a qualidade das natas, os quais podemos citar: a natureza, a idade e a temperatura do cimento, a temperatura da água, as condições de misturação, a temperatura ambiente e a temperatura no interior da bainha.

86 Nata de Cimento COMPONENTES Cimento Portland CPI 25, 32 ou 40 (Cimento Portland Comum) CP II F 25,32 ou 40 (Cimento Portland Composto de Filer = Carbonáticos, próprio calcário da jazida) CP II E 25, 32 ou 40 (Cimento Portland Composto de Escória de Alto Forno) O cimento deverá respeitar ter: teor do composto 10%, teor de enxofre de sulfetos 0.20% e cloro de cloretos 0.10%, tendo em visto a corrosão sob tensão. Água A quantidade de água deve ser tão pequena quanto possível, definida pela fluidez mínima necessária, ou seja, aproximadamente 36 a 44 kg de água para 100 kg de cimento, o que corresponde a uma relação água/cimento da ordem de a/c = 0,35 a 0,44. Aditivos Os aditivos poderão ser plastificantes, retardadores de pega e expansores. O uso dos aditivos deve ser em função dos tipos de cabos de protensão a serem injetados e deverão ser feitos ensaios de compatibilidade com o cimento disponível.

87 Nata de Cimento ENSAIOS Determinação de Enxofre na Foma de Sulfeto Determinação de Índice de Fluidez Determinação dos Índices de Exsudação e Expansão Determinação da Vida Útil Determinação da Resistência à Compressão

88 ENSAIOS

89 Nata de Cimento OBJETIVOS Assegurar a aderência mecânica entre as armaduras de protensão e o concreto na totalidade do cabo em questão, obtendo-se as condições estabelecidas no cálculo estrutural Garantir a proteção contra a corrosão, evitando a infiltração até os aços, de agentes corrosivos vindos do exterior, e constituindo um meio passivo sem elementos agressivos

90 Nata de Cimento EXECUÇÃO Dar acabamento no nicho de ancoragem com concreto; Injetar a nata, através de uma bomba sob pressão, de modo contínuo e sem golpes, assim evitando a sua segregação; Deve ser feita através do ponto mais baixo do cabo; A calda deve ser injetada em um tempo tal que pelo menos 70% da expansão total livre ocorra dentro da bainha; Após o fechamento dos eventuais purgadores, deve-se manter a calda com pressão de trabalho acrescida de 0,1 MPa, durante pelo menos um minuto. O corte ou remoção dos respiros podem ser efetuados somente depois de decorridas pelo menos 24 horas do término das operações de injeção

91 EXECUÇÃO

92 Como funciona o balanço sucessivo? Posicionam-se as armaduras de aço nas fôrmas. Posicionam-se as bainhas e os cabos nos nichos. Executa-se a concretagem da aduela. Após a concretagem, aguarda-se a cura do concreto. Só então a peça pode ser protendida. Uma vez liberada a protensão por meio da verificação dos alongamentos, prossegue-se com a injeção da nata nas bainhas. A treliça poderá ser novamente movimentada para dar sequência à execução de nova aduela.

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