PROF. DR. LORENZO A. RUSCHI E LUCHI

Transcrição

1 PROF. DR. LORENZO A. RUSCHI E LUCHI [email protected] CENTRO TECNOLÓGICO - UFES DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

2 PARTE I ASPECTOS CONSTRUTIVOS 1 INTRODUÇÃO 2 SISTEMAS DE PROTENSÃO 3 MATERIAIS EMPREGADOS NO CONCRETO PROTENDIDO 4 EQUIPAMENTOS PARA PROTENSÃO 5 PERDAS DE PROTENSÃO PARTE II ASPECTOS DE PROJETO 1 CÁLCULO DAS PERDAS DE PROTENSÃO 2 DIMENSIONAMENTO A FLEXÃO 3 DIMENSIONAMENTO A FORÇA CORTANTE 4 HIPERESTÁTICOS DE PROTENSÃO 5 INTRODUÇÃO DAS FORÇAS DE PROTENSÃO

3 LEONHARDT, F. Construções de Concreto. Vol. 5: Concreto Protendido. Rio de Janeiro: Interciência, PFEIL, W. Concreto Protendido. 2ª. Ed. Rio de Janeiro: LTC, HANAI, J. B. Fundamentos do Concreto Protendido. E-book. São Carlos: EESC-USP, Emerick, A. A. Projeto e Execução de Lajes Protendidas. E- book. Brasília, NBR 6118/03 Projeto de Estruturas de Concreto Procedimento. LUCHI, L. A. R. - Notas de Aula

4 PROVA PARCIAL P1 17/02/14 TRABALHO(S) INDIVIDUAL(IS) MÉDIA PARCIAL = P+T PROVA FINAL

5 Antiguidade: edificações de pedra, argila, madeira, couro, fibras vegetais, etc... ROMANOS: Cal hidráulica e cimento pozolânico (vulcânico) como aglomerante; 1824: Cimento Portland; 1855: Lambot construiu barco com argamassa de cimento reforçada com ferro; 1861: Monier construiu vaso de flores de cimento com armadura de arame e várias peças ligadas ao contato com água caixas d água com 180 m3 e ponte com 16,5 m de vão;

6 Hyatt: pesquisador (EUA) primeiro a perceber a posição correta da armadura nas vigas fletidas (região tracionada e dobrada nos apoios); Hennebique: engenheiro (França): obras, das quais pontes criador do conceito de viga T e criou os estribos para absorver o cisalhamento; 1886: Ways e Freytag adquiriram os direitos de Monier e fizeram ensaios e pesquisas; 1902: Mörsch publicou uma descrição com bases científicas e fundamentadas do comportamento do concreto de ferro, desenvolvendo a primeira teoria realista sobre o dimensionamento das peças; 1920: Introduzida a expressão CONCRETO ARMADO.

7 Fim do século XIX: primeiras experiências com o concreto protendido, frustradas pelas grandes perdas nas forças de protensão, provenientes de retração e fluência; Freyssinet (França, 1928): utilização de arames trefilados de alta resistência para reduzir as perdas progressivas de protensão; 1ª ponte protendida Dischinger (1936) cabos externos; Freyssinet (França, 1929) e Magnel (Bélgica, 1940): fabricação de equipamentos e ancoragens e divulgação no mundo inteiro; Brasil 1ª ponte em concreto protendido Rio de Janeiro, 1949 projeto Freyssinet.

8 No seu surgimento, o concreto protendido visava eliminar totalmente as tensões de tração (protensão completa). Hoje em dia, a tendência é de se permitir alguma fissuração na peça, como um concreto armado melhorado (protensão parcial).

9 Protensão: introduzir um estado prévio de tensões na estrutura a fim de melhorar sua resistência e deformabilidade.

10 viga de concreto armado em serviço, submetida a momento fletor positivo: o momento externo positivo é equilibrado pelo binário interno composto pelo concreto e pelo aço;

11 CONCRETO ARMADO fissuração; armadura, ao ser solicitada, se alonga, ocasionando o aparecimento de fissuras; utilizar aços de alta resistência? grandes aberturas de fissuras, devido aos grandes alongamentos da armadura;

12 tensões de escoamento: Aço CA MPa; Aço CA MPa; Aço CA MPa. estas tensões são compatíveis com as aberturas de fissuras aceitáveis (0,2 a 0,4 mm);

13 Flecha é inversamente proporcional à rigidez à flexão (EI); A parte fissurada não contribui na inércia; Conclusão: quanto maior a fissuração, maior a flecha.

14 A protensão consiste em introduzir esforços que anulem ou reduzam as tensões de tração no concreto sob solicitações. Ela é obtida através de cabos de aço de alta resistência, tracionados e ancorados no concreto. O concreto fica previamente comprimido, tornando-o um material mais eficiente.

15 Materiais que compõem o concreto (cimento, pedra, areia e água) grande disponibilidade e baixo custo; Boa resistência a compressão do concreto (usualmente fck 25 MPa a 50 MPa); Baixa resistência a tração do concreto (cerca de 10% do fck), geralmente desprezada; concreto possui comportamento bom à compressão e ruim à tração melhoria através de uma compressão prévia (protensão) nas regiões onde poderia haver tração.

16 kn m M m y I W m y I W m b h I m A ,2.6 8, ,25 2, , ,25 2, , ,2.0, ,1 0,2.0, inf inf sup sup

17 MPa m kn W M I M y 12 / , sup sup sup MPa m kn W M I M y 12 / , inf inf inf

18 Aplicando uma protensão centrada (no CG da seção) de kn, teremos: 3 N P 12 A 0,1 MPa

19 Somando-se as tensões provenientes das cargas externas e as tensões devido à protensão:

20 Deslocando a força para a face inferior, aplica-se a protensão excêntrica a seguir: N A M W , , 6 P sup 3 sup 0,1 8,3310 MPa N A M W , , 6 P inf 3 inf 0,1 8,3310 MPa

21 Somando-se as tensões provenientes das cargas externas e as tensões devido à protensão:

22 A protensão utilizada foi excessiva, já que na face inferior não só se eliminou a tração, como também apareceu uma compressão adicional. Desta forma, obtemos a protensão excêntrica correta: inf P. gqinf 0,15 8, Pinf 1 0,1 M W gq inf N A M W P inf P 429 kn 100 8, P 0,1 P.0,15 8,

23 Concluindo: Nota-se que a protensão excêntrica é mais eficiente que a centrada. Conseguiu-se anular a tração inferior com uma força de 429 kn. Além disso, a tensão de compressão da face superior sofreu uma redução substancial.

24 Excentricidade variável acompanha diagrama usual de momentos fletores.

25 emprego de aços de alta resistência: no concreto armado provocariam grandes aberturas de fissuras; no concreto protendido são necessários pelas perdas de protensão. controle das tensões de tração: se necessário podem ser eliminadas; se possível permiti-las, pode-se controlar a abertura das fissuras.

26 permite vencer vãos maiores que o concreto armado; para o mesmo vão permite redução da seção transversal; facilita o uso da pré-fabricação, bem como oferece melhoria na condição de transporte; diminuição da flecha, pelo aumento da rigidez; permite o desenvolvimento de métodos construtivos como consolos sucessivos.

27 No concreto protendido se utilizam concretos com resistências 2 a 3 vezes maiores que no concreto armado; os aços possuem resistência 4 a 5 vezes maiores. O aumento na resistência global da peça é muito maior que o conseqüente aumento no custo. O concreto protendido é vantajoso: Edificações com vãos a partir de 8 metros para lajes sem vigas; Pontes em viga com vãos maiores que 25 metros.

28 Armaduras ativas (protendidas): são constituídas pelos cabos de aço, pré-esticados e ancorados nas extremidades; Armaduras passivas ou frouxas: são constituídas pelas barras de aço usuais de concreto armado, utilizadas nas seguintes posições: armaduras longitudinais: para melhorar o comportamento da viga e controlar a fissuração; armaduras transversais (estribos): resistir aos esforços de cisalhamento (modelo de treliça).

29 Armaduras locais (fretagem): nos pontos de ancoragem das armaduras ativas, destinam-se a evitar a ruptura local do concreto; Armaduras regionais (introdução de tensões): visam garantir o espalhamento das tensões para a seção integral da viga.

30 Pontes (diversos métodos, exemplo: consolos sucessivos)

31 Passarelas de pedestres

32 Galpões e edifícios industriais

33 Silos (protensão circular)

34 Estruturas arrojadas (ex. Museu de Arte Contemporânea em Niterói, RJ)

35 Edifícios construídos por pré-fabricação