A Figura 34 ilustra o comportamento entre o aumento de carregamento e deslocamento nas peças protendidas com protensão aderente.
Figura 34: Comportamento carga-deslocamento para peças com protensão aderente
(Fonte: adaptada de NAAMAN, 2004)
Observa-se que os Pontos 1 e 2 indicados na Figura 34 correspondem a deslocamentos de curvatura negativa teórica provocada apenas pela protensão inicial e efetiva (após perdas), respectivamente. Contudo, como, já de início, o carregamento relativo ao peso próprio das peças se faz atuante, tem-se que o Ponto 3 representa o estado inicial de deslocamento considerando a protensão efetiva e o peso próprio. Com o aumento de carga adicional além do peso próprio, estabelece-se no Ponto 4 o estado de deslocamento nulo para o carregamento balanceado. Nesse ponto, o diagrama de tensões normais na seção é uniforme e, após esse ponto, a seção passa a se deformar com curvatura positiva. O Ponto 5 representa o estado de descompressão, no qual a tensão na borda inferior da peça se torna nula e, a partir daí essa começa a ser tracionada. O Ponto 6 apresenta um limite de início de fissuração onde a tensão na borda inferior da peça se torna igual à sua resistência à tração na flexão (𝑓𝑐𝑡𝑘,𝑓), até esse
ponto a seção se comporta em regime elástico não fissurado, a partir desse ponto a seção começa a se comportar como uma seção de concreto armado solicitada à flexo-compressão. Considera- se que, a partir do Ponto 6, ainda é válida a linearidade entre tensões e deformações, contudo, a resistência à tração no concreto fissurado é desconsiderada. Com o aumento de carregamentos, a seção continua no regime elástico até que seja atingido o limite elástico de tensões no concreto ou na armadura passiva, esse limite está representado pelo Ponto 7 e, a
partir daí o concreto passa a se comportar no regime não linear de tensão-deformação. No Ponto 8, a armadura de protensão começa a escoar e no Ponto 9 é alcançada a ruptura da peça. A ruptura das peças ocorre no instante em que a rotação na região plastificada da peça se dá de maneira bastante acentuada para qualquer acréscimo de carregamento. Nesse instante, formam- se rótulas plásticas nos pontos de máximo momento fletor. Com a formação de rótulas plásticas, a linha neutra da seção sobe e essa pode se romper devido ao esmagamento do concreto ou à ruptura dos cabos.
A Figura 35 ilustra o comportamento comparativo de peças com protensão não aderente em relação às peças com protensão aderente.
Figura 35: Comparação entre o comportamento de peças com protensão aderente ou não aderente
(Fonte: adaptada de NAAMAN, 2004)
Observa-se, pela Figura 35 que o formato das curvas para ambos os tipos de protensão são parecidas, mas que a curva da armadura com protensão não aderente fica abaixo da curva da armadura com protensão aderente. Segundo Naaman (2004), é possível, inclusive, que a falha em peças com pós-tração não aderente aconteça antes do escoamento da armadura de protensão. Isso se deve ao fato de que, para armaduras não aderentes, considera-se o valor médio do acréscimo de deformações para o comprimento do cabo, em função da movimentação das suas ancoragens. Esse acréscimo de deformações obtido para armaduras não aderentes é inferior ao acréscimo de deformações (e tensões) obtido para armaduras aderentes, nas quais a compatibilidade de deformações é válida para todas as seções.
O comportamento carga-deslocamento apresentado na Figura 34 ilustra a situação ideal em que a seção falha de maneira dúctil, com o escoamento da armadura de protensão ocorrendo antes do esmagamento do concreto (seção subarmada). Esse modo de ruptura desejável é precedido de avisos quanto à condição do elemento estrutural e, portanto, esse é o modo adotado
seguindo as prescrições de várias referências normativas. Contudo, existem outros dois modos de ruptura que podem acontecer.
Um desses modos de ruptura acontece quando, para membros com pouco carregamento, a quantidade de protensão necessária é tão pequena que, em serviço, a resistência à tração do concreto é responsável por garantir a maior parte da resistência à flexão do elemento. Com o acréscimo de carregamentos, o concreto fissura deixando de contribuir para resistência da seção. Nesses casos, é possível que a resistência última da seção seja inferior à sua resistência à fissuração. Sendo assim, a ruptura do aço acontece de maneira brusca logo após a fissuração do concreto. Esse modo de ruptura pode ser evitado ao se considerar as razões mínimas entre força de protensão efetiva e área da laje (𝑃𝑚𝑒𝑑/𝐴𝑐), conforme prescrito pelas normas e discutido
posteriormente na revisão bibliográfica deste trabalho. O outro modo de ruptura possível se dá quando é utilizada uma razão entre força de protensão efetiva e área da laje excessiva (seção superarmada). Nesse modo, o concreto é esmagado antes que a armadura de protensão escoe. A ruptura acontece sem aviso e de maneira explosiva. Pode-se controlar esse modo de ruptura a partir da utilização de menores razões entre força de protensão efetiva e área da laje, seja com a diminuição da quantidade de protensão (se possível) ou com o aumento da seção de concreto. O máximo valor para essa razão indicado pelo Concrete Society (2005), que dispensaria a análise de retenção por parte dos pilares, é de 2,5 MPa para lajes maciças. Essa limitação também é importante para evitar que grande parte da protensão seja absorvida pelos pilares. A Figura 36 ilustra os três modos de ruptura citados acima.
Figura 36: Modos de ruptura possíveis para peças protendidas
Observa-se na Figura 36 que, para seções superarmadas, a tensão atuando na armadura no instante da ruptura (𝑓𝑝𝑠) é inferior à sua tensão de escoamento (𝑓𝑝𝑦). Já para seções subarmadas, tem-se que 𝑓𝑝𝑠 está entre a tensão de escoamento (𝑓𝑝𝑦) e a tensão última de ruptura (𝑓𝑝𝑢). Finalmente, para seções com armadura inferior à mínima, que rompem no instante da
fissuração, tem-se que 𝑓𝑝𝑠 é igual a 𝑓𝑝𝑢.