Em uma estrutura protendida a armadura é um componente dominante no que se refere à segurança dos elementos suportados e a longevidade da obra. As estruturas ancoradas protendidas podem ser constituídas por barras, fios, cordões ou por associação de barras, fios ou cordões em feixes paralelos. Segue-se uma breve descrição para cada tipo:
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a) Tirante constituído de monobarras de aço: são tirantes com armaduras compostas por uma única barra em aço, geralmente rosqueada para garantir a aderência entre o aço e o elemento aglutinante. Após a aplicação da proteção o elemento de barra é travado por uma porca na cabeça do tirante que é apoiada sobre uma placa de distribuição.
A aplicação de monobarras como elemento principal de armação das ancoragens são empregadas desde o final da década 1960 e até os anos de 1970 eram compostas de barras de aço CA-50 com carga de trabalho de 100 a 200 kN, ou ainda barras de CA- 60A com cargas de 120 a 240 kN em diâmetros entre ¾” e 1.¼”. No entanto, com a evolução da técnica e com o passar do tempo houve uma procura por tirantes de maior capacidade de carga, o que exigia a utilização de aços mais resistentes em relação aos empregados na construção civil. Desta forma, segundo More (2003), surgiram no mercado barras de aço especiais (tensão de escoamento de 850 MPa, diâmetros entre 19 e 32 mm), com mossas protuberantes que funcionam como roscas, permitindo a execução de emendas com luvas especiais bem como a fixação da cabeça através de porcas.
Atualmente, já existem no mercado tirantes de barras com carga de trabalho de até 1897 kN (SAS 835/1035 (85/105) - a sigla significa Stahlwerk Annahütte Systems e os numerais indicam a resistência de 835 MPa como tensão de escoamento e 1035 MPa como a tensão de ruptura do aço) da empresa Alemã SAS Protensão, com diâmetro de 75 mm. A Figura 2.13 apresenta exemplos de armação em monobarra e acessório.
Figura 2.13 - Exemplos de barras com acessórios utilizados em tirantes ancorados (Carvalho, 2009)
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b) Tirantes de barras múltiplas: são ancoragens constituídas por mais de uma barra de aço. Este sistema é mais complexo não pela sua concepção que é a mesma dos tirantes de fios ou cordoalhas, mas pelo sistema de incorporação do tirante no paramento, pois o mesmo requer um sistema de roscas e porcas, pouco empregado no Brasil.
A aplicação de tirantes com múltiplas barras apresenta bons resultados, porém, este tipo de solução requer furos de grandes dimensões, o que dificulta a execução dos trabalhos.
c) Tirante de fios: são ancoragens com armação composta por fios, normalmente lisos, trefilados a frio a partir de ligas de carbono, normalizados pela NBR 7482:2008 ou EB-780/90. De acordo com a norma NBR 7482:2008 – Fios de aço para estruturas de concreto protendido – Especificação, os fios apresentam-se com diâmetros internos variando de 4,0 mm a 9,0 mm, fornecidos em rolos com diâmetros internos mínimos variando de 1,2 m a 1,8 m. Na prática, no Brasil podem ser encontrados no mercado fios com o diâmetro de 8 mm e 9 mm.
Os fios para ancoragem ativas são classificados em duas categorias para cada diâmetro nominal, conforme o comportamento em relaxação normal – RN e relaxação baixa – RB. Comercialmente são fabricados em aço 145RB, 150RB, 160RB ou 160RN, 170RN ou 175RN com acabamento superficial liso ou entalhado.
O diâmetro dos furos para execução deste tipo de contenção é variável, sendo frequentemente utilizados diâmetros com cerca de 115 mm denominado de diâmetro H (igual ao diâmetro externo de um revestimento para solo). O diâmetro do furo limita o número de fios a serem empregados e ao limita-los restringe-se a carga de trabalho da armação. Para furos com o diâmetro H o valor limite de número de fios é de 12 e a carga de trabalho permanece em torno de 419 kN. Ensaios executados em solos areno- argilosos de compacidade média indicam que os bulbos obtidos a partir de furos H, com duas fases de injeção sob pressão controlada, podem atingir diâmetros médios da ordem de duas vezes o diâmetro original da perfuração (More, 2003).
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A incorporação desta ancoragem é realizada por meio acessórios que permitem a prensagem dos fios, após a aplicação da protensão com um macaco hidráulico, sobre a ponta de cada fio, o que provoca aumento de seção deste fio ao se pretender em uma peça de aço com furos de dimensões semelhantes às dos fios, assim é realizada a distribuição dos esforços (Figura 2.14).
Figura 2.14 – Exemplos de: a) fio de aço; b) cabeça; c) barra aplicada na cabeça da ancoragem de fios para realização de ensaios de verificação de carga
(Carvalho, 2009)
d) Tirante de cordoalhas: são ancoragens constituídas por um grupo de fios, cerca de 3 a 7 fios, posicionados em uma malha helicoidal à volta de um eixo comum gerando um cordão, ou seja, um fio direto denominado de cordoalha, produzidas sempre na condição de relaxação baixa. Os cordões são fabricados a partir de fios lisos trefilados a frio de ligas de aço-carbono. As cordoalhas empregadas em ancoragens ativas em solos ou rochas são semelhantes às usadas em obras civis de concreto protendido (Figura 2.15).
Figura 2.15 – Exemplos de cordoalhas utilizadas em tirantes ativos (Carvalho, 2009)
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Conforme a norma NBR 7483:2008 – Cordoalhas de aço para concreto protendido – Especificação, as cordoalhas classificam-se em relação a resistência à tração nas categorias CP-190 e CP-210. Ainda segundo a NBR 7483:2008, o diâmetro nominal da cordoalha de sete fios pode variar de 9,5 mm a 15,2 mm, tanto para as cordoalhas de CP-190 como para as cordoalhas de CP-210 e o diâmetro nominal das cordoalhas de três fios varia de 3,0 mm a 5,0 mm, tanto para as cordoalhas de CP-190 como para as cordoalhas de CP-210.
Geralmente, as ancoragens com armadura deste tipo apresentam propriedades que reduzem ao mínimo as perdas de longo prazo, devidas à relaxação, da força instalada na ancoragem (Carvalho, 2009). As cabeças das ancoragens constituídas de cordoalhas são executadas, de forma geral, com blocos ou por peças com cunhas, também designadas clavetes, que encaixam em orifícios tronco-cónicos existentes ao nível da chapa da cabeça (Figura 2.16).
Figura 2.16 – Exemplo de acessório para a cabeça de ancoragem de cordoalhas (Incotep, 2015)
e) Tirante autoinjetável: o elemento de tração também é constituído por apenas uma barra de aço, sendo que a principal diferença com o tirante composto de monobarra é o processo executivo, pois o mesmo pode atuar como elemento de perfuração e armadura estrutural. A presença de uma broca na extremidade do tirante permite que a barra da perfuratriz do tirante autoinjetável seja o próprio tirante, ou seja, durante a perfuração há instalação do tirante pois o mesmo já é parte do sistema de perfuração.
A broca de perfuração instalada no tirante tem o diâmetro de acordo com o tipo de solo onde o furo será executado. Nesta broca existem orifícios laterais que permitem a
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passagem da calda de cimento que pode ser injetada sobre pressão para formar os bulbos.
O principal fabricante no Brasil é a “Incotep Sistemas de Ancoragem”, que afirma que a partir do sistema de injeção da calda sobre pressão pelos furos da broca os diâmetros dos bulbos podem alcançar até duas vezes o diâmetro da mesma. Além disso, a barra possui uma seção vazada em toda a sua extensão que permite a injeção da calda de cimento.
A montagem e a execução dos tirantes autoinjetáveis é simples e rápida, pois o mesmo já possuem barras, luvas, tricones e demais acessórios padronizados fornecidos pelos fabricantes, bastando montar o tirante na própria obra. A Figura 2.17 ilustra um detalhe típico de um tirante autoinjetável.
Figura 2.17 – Detalhe típico de um tirante autoinjetável (Adaptado da Incotep, 2016) f) Tirante de materiais sintéticos – são tirantes fabricados com novos materiais
resistentes à corrosão e apresentando elevada resistência à tração, como fibras de carbono ou fibras de poliéster (More, 2003). Ainda, segundo More (2003), no Brasil ainda não são aplicados em larga escala como elementos de ancoragem.
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