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A aplicação da protensão em vigas metálicas é uma técnica nova e deve ser realizada por profissionais especializados. É necessária grande atenção em todas as operações envolvidas de forma a evitar erros que podem levar à graves conseqüências. A seguir são listadas as operações indispensáveis para a realização da protensão nas vigas de aço:

1) Preparação da viga, através da colocação dos desviadores ao longo do seu comprimento, definindo assim, o traçado do cabo e o sistema de ancoragens;

2) Formação dos cabos;

3) Posicionamento dos cabos e das ancoragens;

4) Tracionamento das armaduras através de macacos hidráulicos e ancoragem dos cabos; 5) Eventual protensão sucessiva dos demais cabos;

6) Injeção de pasta de cimento na bainha.

3.10.1 - Preparação da viga

Uma vez escolhido o traçado do cabo resultante, são colocados desviadores ao longo do comprimento da viga, de forma simétrica em relação à alma, que vão definir o posicionamento de um ou mais cabos de protensão. Os desviadores podem ser pinos soldados à alma e que possuem um ressalto para manter o cabo na posição certa, ou ainda, chapas metálicas soldadas à alma da viga, que além de desviar o cabo, servirão como enrijecedores para a alma (ver Figura 3.16).

a) b) transversal longitudinal enrijecedor enrijecedor solda pino cabo

Figura 3.16 – Desviadores do cabo de protensão a) pino b) enrijecedor

O número de desviadores e de camadas de cabos dispostas dependerá do comprimento, da altura da viga e das solicitações às quais ela está submetida. Em geral, é preferível ter um número menor de cabos com diâmetro maior (cabo com elevado número de cordoalhas) do que ter muitos cabos, porque assim é possível reduzir operações importantes e delicadas como, por exemplo, a que envolve o posicionamento adequado do desviador. A operação de colocação dos desviadores exige grande cuidado, de forma que não existam desvios verticais da posição do cabo, que influenciam diretamente no esforço resultante na viga.

3.10.2 - Formação dos cabos

Para formar o cabo externo a ser colocado na viga metálica para posterior aplicação da força de protensão, as cordoalhas são agrupadas em número conveniente, em função das solicitações na peça. As cordoalhas são dispostas dentro de uma bainha de polietileno de alta densidade e resistente aos raios ultravioletas, de forma a ficarem paralelas (podem ser espaçadas ou não).

Para garantir a necessária proteção contra a corrosão das armaduras de protensão, as cordoalhas utilizadas para formar o cabo são as “cordoalhas engraxadas” (cordoalhas revestidas com bainha plástica contínua de polietileno de alta densidade e preenchidas com graxa inibidora de corrosão). Depois que essas cordoalhas são inseridas na nova bainha de polietileno, é executada uma injeção final de nata de cimento ou de graxa especial, isenta de produtos agressivos, para preencher o vazio do cabo de protensão e assegurar a proteção contra a corrosão. Na Figura 3.17 pode ser vista uma cordoalha de sete fios, assim como um cabo de protensão formado por cinco cordoalhas.

a) _b)

Figura 3.17 – a) cordoalha de sete fios; b) cabo de protensão com cinco cordoalhas

3.10.3 - Ancoragem

As ancoragens são dispositivos usados para fixar os cabos de protensão tensionados, de modo que a força de protensão aplicada pelo macaco hidráulico seja mantida. Elas impedem que os cabos voltem para as posições originais, e consequentemente, que percam as tensões. Nas vigas de aço protendidas são utilizadas as mesmas ancoragens usadas no concreto protendido, sendo necessárias poucas adaptações.

Os tipos de ancoragens mais utilizadas são feitas por meio de cunhas metálicas, como no Sistema Freyssinet de Protensão para cordoalhas, e as do tipo rosca e porca, quando são usados cabos constituídos de barras laminadas com roscas, como no processo de Dywidag.

A Figura 3.18 abaixo mostra o sistema de ancoragem através de cunhas para uma viga metálica protendida. Esse sistema é formado basicamente por uma chapa metálica colocada na seção transversal da viga (placa de ancoragem), enrijecedores longitudinais metálicos soldados à alma, cunhas metálicas que irão ancorar cada cordoalha individualmente, trombeta de plástico ou metálica (peça cônica de transição entre a bainha e a placa de ancoragem) e um tubo para injeção final da nata de cimento.

>5d >5d Chapa Metálica Viga Cunhas Enrijecedor Bainha Tubo de injeção Trombeta Cordoalha

Figura 3.18 – Ancoragem através da utilização de cunhas metálicas (Nunziata, 1999a)

A seguir são mostrados exemplos de cunhas de ancoragem bi-partidas (Figura 3.19a) e cunhas tri-partidas (Figura3.19b). Quando os cabos são liberados pelos macacos, eles tendem a voltar ao comprimento inicial, mas são impedidos pela cunha de ancoragem.

Apesar da cunha já estar cravada pelo macaco ou manualmente, ela ainda sofre um deslocamento penetrando um pouco mais no cone fêmea.

a) b)

Figura 3.19 – Cunhas de ancoragem a) bi-partidas; b) tri-partidas

No caso de ancoragem por rosca e porca, podem ser usadas barras com rosca em todo o seu comprimento (Figura 3.20a), que podem ser cortadas em qualquer dimensão dependendo da necessidade, ou barras lisas com rosca apenas nas extremidades (Figura 3.20b). Ambas são constituídas por aço de alta resistência e baixa relaxação.

a) b)

Figura 3.20 – Sistema de ancoragem rosca e porca para barras Dywidag a) barras roscadas; b) barras lisas

As ancoragens podem ser de dois tipos:

• Ancoragens ativas: são as ancoragens onde a força de protensão é efetivamente aplicada à viga.

• Ancoragens mortas ou passivas: quando por alguma razão técnica, econômica ou construtiva torna-se mais conveniente protender a peça por apenas uma extremidade, colocando-se na outra, uma ancoragem morta (ou passiva). Esse tipo de ancoragem pode ser feito pela utilização de cunhas pré-cravadas.

3.10.4 - Aplicação da Protensão

Os cabos de protensão são tensionados até que seja atingida uma tensão elevada no aço de protensão, o que resulta em forças de protensão muito grandes. A melhor maneira de

aplicar essa força é através da utilização de macacos hidráulicos, que são ligados a bombas especiais, capazes de produzir altas tensões no cabo.

Os macacos usados para a protensão são constituídos por um cilindro e um pistão de seção cheia ou em coroa circular. O espaço entre o pistão e o cilindro é vedado por uma borracha especial. Para a aplicação da força de protensão, com os cabos já presos ao macaco, uma bomba de alta pressão injeta uma emulsão pressurizada dentro do cilindro, que faz com que o pistão se desloque, alongando os cabos de protensão ligados ao macaco. Existe uma válvula de segurança que impede que o pistão se desloque indefinidamente até escapar do cilindro. Os macacos são ligados às bombas por mangueiras flexíveis de alta pressão ou, no caso de grandes macacos, por tubulações de alta pressão constituídas por tubos de aço ou de cobre. A Figura 3.1 ilustra um macaco de protensão que possui válvula automática para cravação das ancoragens.

Interruptor remoto _Manômetro

Válvula de 4 vias

Válvula de cravação automática Engate rápido Engate rápido Mangueira de pressão Mangueira de retorno Mangueira de cravação Alça do macaco Engate rápido Engate rápido Engate rápido Engate rápido Mangueiras conectadas diretamente no macaco

Alavanca empurradora das mandíbulas do macaco Mandíbulas embaixo do macaco

Mangueiras conectadas diretamente no macaco Nariz

removível

Pistão de cravação

Figura 3.21 – Macaco de protensão e bomba com válvula de cravação automática (Cauduro, 2004)

Para as ancoragens por meio de cunhas, os macacos se apóiam nas placas de ancoragem, prendem os fios de aço, esticando-os. Quando o esforço de protensão desejado é atingido, aciona-se a cunha de forma automática com uma força F, ou manualmente. Quando o esforço do macaco sobre os fios é reduzido, estes tendem a voltar ao comprimento inicial, mas são impedidos pela cunha. Nesse instante, a cunha penetra um pouco mais na abertura cônica, o que gera a chamada perda por encunhamento ou perda por cravação das

ancoragens. Esta bomba pode ser de acionamento manual ou elétrico, o que possibilita uma maior flexibilidade segundo as características do local da obra.

No caso de ancoragem por meio de rosca e porca, durante o processo de alongamento do cabo, a porca da ancoragem é girada com uma chave de modo a ficar sempre encostada na ancoragem (placa) e assim segurar a tensão aplicada pela bomba.

3.10.5 - Injeção de nata de cimento

Depois que os cabos são protendidos e ancorados, executa-se a injeção de nata de cimento dentro do cabo de forma a preencher o vazio existente e, principalmente, com a finalidade de proteger o aço protendido contra a corrosão. Essa proteção tem grande importância já que o aço quando sujeito à altas tensões fica mais susceptível à corrosão. Nos aços protendidos, as depressões causadas pela corrosão funcionam como mossas, fazendo surgir perigosos picos de tensão que podem ser críticos para fios de protensão de pequena seção transversal.

Leonhardt (1983) ressalta que os aços de protensão devem ser protegidos contra a corrosão na fábrica, durante o transporte e na obra. Devem ser armazenados e instalados em lugares cobertos, aquecidos, secos e aerados, para não serem afetados pela água de condensação. É preciso evitar que os fios entrem em contato com o solo ou que tenham contato com agentes químicos que favorecem a corrosão, tais como cloretos, nitratos, sulfetos, sulfatos e alguns ácidos. E as bainhas devem estar impermeabilizadas no momento da montagem dos cabos.