Concreto

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Concreto Protendido
Fundamentos Iniciais

Hideki Ishitani Ricardo Leopoldo e Silva França
Escola Politécnica – USP Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações
2002

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Conceitos Básicos
CONCRETO PROTENDIDO

1. Introdução
O concreto resiste bem à compressão, mas não tão bem à tração. Normalmente a resistência à tração do concreto é da ordem de 10% da resistência àcompressão do concreto. Devido à baixa capacidade de resistir à tração, fissuras de flexão aparecem para níveis de carregamentos baixos. Como forma de maximizar a utilização da resistência à compressão e minimizar ou até eliminar as fissuras geradas pelo carregamento, surgiu a idéia de se aplicar um conjunto de esforços auto-equilibrados na estrutura, surgindo aí o termo protensão.

Figura 1. Filade livros.

Na figura 1 temos um exemplo clássico de como funciona a protensão. Quando se quer colocar vários livros na estante, aplicamos forças horizontais comprimindo-os uns contra os outros a fim de mobilizar as forças de atrito existente entre eles e forças verticais nas extremidades da fila, e assim, conseguirmos colocá-los na posição desejada. Tecnicamente o concreto protendido é um tipode concreto armado no qual a armadura ativa sofre um pré-alongamento, gerando um sistema autoequilibrado de esforços (tração no aço e compressão no concreto). Essa é a diferença essencial entre concreto protendido e armado. Deste modo o

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elemento protendido apresenta melhor desempenho perante as cargas externas de serviço.

(a) Concreto Simples

(b) Concreto Armado

(c) ConcretoProtendido

Figura 2. Diferença de comportamento de um tirante Na figura 2 observamos o comportamento do gráfico Carga-Deformação de um tirante tracionado sem armadura e com armaduras protendida (Concreto Protendido) e com armaduras sem protensão (Concreto Armado). A précompressão, decorrente do pré-alongamento da armadura ativa do tirante,

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aumenta substancialmente a capacidade de resistirao carregamento externo necessário para iniciar a fissuração.

Figura 3. Carga deslocamento em peças fletidas de concreto armado e concreto protendido.

Na figura 3, mostra-se a diferença da curva carga-flecha em uma viga de concreto armado (CA) e em uma viga com armadura de protensão (CP). Ambas têm a mesma capacidade última (Mu ), mas a peça protendida tem um momento de fissuração (Mr”)muito maior que a viga de concreto armado. Devido a contraflecha inicial da viga protendida, suas deformações iniciais são menores do que a viga de concreto armado, para um mesmo nível de carregamento.

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1.1. Noções Preliminares Considere-se a viga esquematizada na figura 4.

Figura 4. Viga com carregamento permanente (g) e variável (q).

a) Considere-se a atuação isolada da cargaacidental q = 22,2 kN/m. A esta carga corresponde o momento fletor máximo
M q,max ql 22,2 × 6 2 = = = 100 kN.m 8 8
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no meio do vão. Nesta seção, em regime elástico linear, as tensões extremas valem:

σ q,sup =

M q,max I

⋅ ysup =

M q,max  −h  M q,max M q,max 100 × 10 −3 .  = = = = −12 MPa bh 3  2  bh 2 Wsup 0,2 × 0,52 − − 12 6 6

e

σ q,inf =

M q,max I

⋅ y inf =

Mq,max h  M q,max M q,max 100 × 10 −3 . = = = = 12MPa bh 3  2  bh 2 Winf 0,2 × 0,52   12 6 6

Conforme mostra a fig. 3 os sinais atribuídos aos módulos de resistência Wsup e Winf permitem compatibilizar as convenções clássicas adotadas para momento fletor e tensões normais. A tensão máxima de tração vale 12 MPa junto à borda inferior e a de compressão, -12 MPa junto à borda superior. Para omaterial concreto, tensões desta ordem de grandeza provocam, seguramente, a ruptura da seção transversal por tração. No concreto armado, a resistência da seção é obtida pela utilização de uma armadura aderente posicionada junto à borda tracionada. No concreto protendido, lança-se mão da “protensão” para alterar o diagrama de tensões normais tornando-o mais apropriado à resistência do concreto.

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