Análise comparativa dos fatores influentes na tensão última de protensão em cabos aderentes e não aderentes

Abstract

A protensão não-aderente caracteriza-se pela liberdade de deslocamento relativo entre o cabo de protensão e a fibra de concreto adjacente. A tensão na armadura de protensão no estado limite último é de difícil obtenção, não sendo dependente apenas das deformações em uma determinada seção transversal, mas sendo função de todas as deformações que ocorrem no concreto adjacente ao perfil de protensão. Para que seja obtida a tensão última, é necessária a integração das curvaturas ao longo de todo o elemento a fim de se obter o alongamento no cabo de protensão, o que se consegue com precisão apenas recorrendo-se a ferramentas numéricas, devido às não-linearidades físicas envolvidas no problema. O método construtivo com protensão não aderente vem sendo cada vez mais utilizado na execução de edifícios no Brasil. O principal sistema de protensão não aderente é o que utiliza a mono-cordoalha engraxada e plastificada, que alia os benefícios da protensão e a simplicidade necessária às obras moldadas no local. Apesar disso, não há no Brasil um volume de pesquisa sobre o comportamento dos elementos com protensão não aderente, compatível com a demanda da indústria da construção civil. Visando contribuir para o desenvolvimento das formulações nacionais de projeto dos elementos com protensão não aderente, o presente trabalho é a continuação de uma pesquisa que vem sendo realizada no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil – PPGEC/UFRGS, a qual foi iniciada com a implementação de um modelo numérico capaz de analisar elementos com protensão não aderente e seguida de uma análise paramétrica sobre as principais variáveis que influenciam na tensão última na armadura de protensão. O trabalho que ora se apresenta traçou uma correlação entre os resultados não-aderentes obtidos da análise paramétrica com resultados aderentes, os quais são de mais fácil obtenção, pois se baseiam na compatibilidade de deformações na seção transversal. Foram feitas análises numéricas e analíticas com aderência dos mesmos protótipos estudados anteriormente sem aderência. Os resultados obtidos mostraram incrementos de tensão maiores no caso aderente, bem como maiores capacidades portantes. Estudou-se também uma metodologia capaz de computar a tensão última na armadura não aderente com análises do tipo compatibilidade de deformações, com a utilização de um coeficiente Lo/L redutor de aderência. Os resultados iniciais mostraram-se bons para carregamento nos terços, mas insatisfatórios para carregamentos distribuído e concentrado. Através de um ajuste no coeficiente Lo/L baseando-se nos dados da pesquisa precedente, bons resultados foram obtidos para todos os tipos de carregamento. A metodologia apresentada foi validada pela comparação com diferentes protótipos analisados numericamente, bem como protótipos ensaiados experimentalmente por diversos autores.

Unbonded post-tensioning is characterized for allowing relative displacement between the tendon and the concrete adjacent fiber. The ultimate stress in the unbonded tendon is difficult to be obtained, because it is not only dependent on the deformed shape of a cross section, but on the whole deformations occurring in the tendon profile adjacent concrete. To evaluate this ultimate stress, it is necessary to integrate all curvatures along the whole element, in order to obtain the total tendon elongation. This can only be precisely obtained using numerical tools, due to the non-linear factors involved in the problem. Unbonded post-tensioning is becoming ever more used in Brazilian building construction. The main unbonded post-tensioning system uses the unbonded mono-strand, that joins the benefits of prestressing with the necessary building simplicity. Nevertheless, there is no research effort in Brazil compatible with the construction industry demand. This study seeks to contribute to the development of the national formulations design of unbonded posttensioning elements. This work is a continuation of a research being undertaken at PPGEC/UFRGS. A numerical model able to determine the behavior of unbonded posttensioned elements was first developed, followed by a parametric study about the main parameters influencing the ultimate stress in unbonded tendons. The present work traced a correlation between the results for unbonded elements, obtained from the parametric analysis, with results for bonded elements. The latter are easily obtained, because they are based on the compatibility of strains in the cross section. Numerical and analytical calculations were performed for the same prototypes studied in the previous research, but now considering the existence of bond in the tendons. The results showed greater increments in stress for the bonded cases and also greater ultimate resistance. It was also devised a calculation method able to determine the ultimate stress in the unbonded tendon using an analysis similar to strain compatibility, but with a reduction bond coefficient Lo/L. The initial results obtained for a third-point loading showed a good agreement, but that not happened for the results of distributed and concentrated loads. However, by an adjustment of the Lo/L coefficient, based on the data of the previous research, good agreement was observed for all loading types. The presented methodology was validated by comparing results with other prototypes analyzed by the numerical model, and also results of experimental studies carried out by several authors.