Concreto Protendido INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA PROTENSÃO Prof. Letícia R. Batista Rosas
Introdução A palavra protensão já transmite a ideia de se instalar um estado prévio de tensões em algo (materiais de construção, estruturas, etc).
Definição De acordo com Pfeil (1984): 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 protensão tem importância particular no caso do concreto. Por quê?
Protensão aplicada ao concreto O concreto é um dos materiais de construção mais importantes, e mais utilizados. O concreto tem boa resistência à compressão. O concreto tem baixa resistência à tração (10% da compressão). Quando sofre retração, a resistência do concreto à tração é praticamente eliminada, devido ao aparecimento de fissuras. Despreza-se a resistência à tração do concreto nos cálculos. O comportamento do concreto pode ser melhorado aplicando-se uma compressão prévia nas regiões onde ocorrerão as tensões de tração. Em uma viga de concreto armado convencional, os esforços de compressão são absorvidos pelo concreto, e os esforços de tração são resistidos pelas armaduras de aço.
Protensão aplicada ao concreto A utilização de aços com alta resistência, no concreto armado convencional, fica limitada pela fissuração do concreto (alta deformação = fissuras muito abertas) Abertura de fissuras aceitáveis: máx 0,2 a 0,4 mm Ao aplicar protensão no concreto, são introduzidas tensões prévias de compressão que reduzem ou eliminam as tensões de tração Reduz a fissuração.
Protensão aplicada ao concreto O artifício da protensão desloca a faixa de trabalho do concreto para o âmbito das compressões, onde o material é mais eficiente. Uma parte substancial da seção não contribui para a inércia do elemento, mas com a protensão aplicam-se tensões prévias de compressão nas partes tracionadas. Desse modo, pela manipulação das tensões internas, pode-se obter a contribuição da área total da seção para a inércia do elemento. Melhora o comportamento para solicitações de flexão. No caso de vigas, também contribui em relação ao cisalhamento.
Armaduras As armaduras de vigas protendidas são de dois tipos: Armaduras protendidas (ativas) Armaduras não protendidas (passivas) As armaduras protendidas são constituídas pelos cabos de aço pré-esticados e ancorados nas extremidades.
Armaduras As armaduras não protendidas são constituídas pelos vergalhões usuais de concreto armado, utilizados como: ARMADURAS SUPLEMENTARES (LONGITUDINAIS): controle da fissuração; ESTRIBOS (TRANSVERSAIS): resistir esforços de cisalhamento; ARMADURAS DE FRETAGEM: armaduras nos pontos de ancoragem dos cabos de protensão que destinam-se a evitar a ruptura local do concreto nos pontos sujeitos a tensões muito elevadas ARMADURAS DE DISTRIBUIÇÃO (REGIONAIS): denominadas armaduras de introdução de tensões, destinam-se a garantir o espalhamento de tensões, aplicadas localmente para a seção total do elemento.
Armaduras
O comportamento de peças protendidas Se as tensões de tração provocadas pelas cargas forem inferiores às tensões prévias de compressão, a seção continuará comprimida, não sofrendo fissuração. Sob ação de cargas mais elevadas, as tensões de tração ultrapassam as tensões prévias, de modo que o concreto fica tracionado e fissura. Retirando-se a carga, a protensão provoca o fechamento das fissuras.
O comportamento de peças protendidas Ensaios realizados com vigas protendidas, sujeitas a cargas repetidas, mostram que essas vigas mantêm suas características de comportamento após a atuação de um grande número de ciclos de carregamento. Essa propriedade é de grande importância na utilização de concreto protendido em algumas estruturas sujeitas a cargas repetidas. Exemplo: pontes ferroviárias e rodoviárias.
Sentido econômico Os aumentos percentuais de preços são muito inferiores aos acréscimos e resistência utilizáveis, tanto para o concreto como para o aço de protensão.
Vantagens técnicas em relação ao concreto armado convencional Reduz as tensões de tração provocadas pela flexão e pelos esforços cortantes Reduz a incidência de fissuras Reduz as quantidades necessárias de concreto e de aço, devido ao emprego eficiente de materiais de maior resistência Permite vencer vão maiores que o concreto armado convencional; para o mesmo vão, permite reduzir a altura necessária da viga
Vantagens técnicas em relação ao concreto armado convencional Facilita o emprego generalizado de pré-moldagem, uma vez que a protensão elimina a fissuração durante o transporte das peças Durante a operação de protensão, o concreto e o aço são submetidos a tensões em geral superiores às que poderão ocorrer na vida do elemento sujeito às cargas de serviço. A operação de protensão constitui, neste caso, uma espécie de prova de carga do elemento. Em relação às estruturas de aço e de madeira, apresentam a vantagem de necessitarem de manutenção mais simples e barata.
Desvantagens Dificuldade, em algumas situações, para execução de reformas Necessidade de colocação de elementos específicos: bainhas, cabos, etc. Necessidade de escoramento e tempo de cura para peças moldadas no local Perdas de protensão imediatas e progressivas Controle de execução mais rigoroso e mão de obra especializada Além da corrosão eletrolítica as armaduras protendidas apresentam corrosão sob-tensão Comparado às estruturas metálicas e de madeira: peso final relativamente alto
CP em pontes O concreto protendido é muito utilizado em pontes Permite vencer grandes vãos Pontes em balaços sucessivos:
CP em pontes
Outras aplicações Coberturas
Outras aplicações Reservatórios
Outras aplicações Nota-se que o conceito de protensão pode ser aplicado a diversos materiais (madeira, aço, concreto, livros, etc) Ao longo do curso de concreto protendido, serão abordadas as estruturas de concreto protendido, com armaduras ativas que são responsáveis pela aplicação da protensão ao concreto.