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GOVERNO DO ESTADO DE MATO GROSSO

SECRETARIA DO ESTADO DE CINCIA E TECNOLOGIA

FUNDAO UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO

INSTITUTO DE ENGENHARIA CIVIL

CAMPUS UNIVERSITRIO DE SINOP

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

DRIELI AZEVEDO RIBAS

JOO CARLOS PIRAN FILHO

JOO VICTOR ZANELLA

LOIVAR FLAVIO MARCHIORO

SIMONE FARINA

VINICIUS FAVA

RESERVATRIO DE GUA COM PAREDE PROTENDIDA DE BUYER

OBRA: MUSEU DE ARTE DE SO PAULO (MASP)

Sinop

2012

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SUMRIO

1. INTRODUO .............................................................................................. 3

2. DESENVOLVIMENTO .................................................................................. 4

2.1 Mtodo de Protenso de Buyer (tipo barril) ............................................. 4

2.1.1 Confeco de barris .......................................................................... 4

2.1.2 Modernizao da tcnica .................................................................. 5

2.1.3 Vantagens e desvantagens .............................................................. 7

2.1.4 Cuidados e recomendaes ............................................................. 8

2.2 Museu de Artes de So Paulo Assis Chateaubriand (MASP) ................. 9

2.2.1 Histrico ............................................................................................ 9

2.2.2 Mtodo e problemas de concepo e construo .......................... 10

3. CONSIDERAES FINAIS ........................................................................ 12

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1. INTRODUO

A introduo de um estado prvio de tenses a uma estrutura com objetivo de

melhorar sua resistncia ou seu comportamento, sob a ao de diversas solicitaes

pode ser definida como protenso. Na prtica, a protenso do concreto realizada,

por meio de cabos de ao de alta resistncia, tracionados e ancorados no prprio

concreto.

Um modelo na qual se pode visualizar a protenso so os barris de bebida

utilizados antigamente. Estes eram utilizados na antiga mesopotmia pelos povos

egpcios, sendo considerados ancies na tcnica de protenso. A protenso

denominada tipo barril se d, em resumo, pela unio dos gomos de madeira pelos

anis de ao aquecidos, posicionados de modo a haver um travamento dos gomos,

que aps resfriado o ao tende a retornar ao seu estado inicial.

Inmeras so as vantagens que fazem da protenso uma das tcnicas

construtivas mais empregadas obras de grande porte. A protenso pode ser vista

em vrias edificaes, como pontes, e construes destinadas a vencer grandes

vos. Um exemplo clssico deste tipo de obra, o Museu de Arte de So Paulo

(MASP), situado na capital paulista, que possui um dos maiores vos de estrutura

sustentada por concreto protendido do mundo, sendo 74 metros, de pilar a pilar.

O trabalho proposto apresenta os principais conceitos, um breve histrico, e

exemplificaes da protenso realizada em concreto.

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2. DESENVOLVIMENTO

2.1 Mtodo de Protenso de Buyer (tipo barril)

A protenso tem por objetivo criar tenses contrrias a aquelas que poderiam

inviabilizar o uso da estrutura, ou seja, confina-se uma fora, de modo que a

estrutura reaja no sentido contrrio das tenses aplicadas, com a finalidade de

melhorar sua resistncia ou seu comportamento sob diversas condies de carga,

(PFEIL, 1991, apud BARBOSA, 2006)

Como por exemplo, pode ser visualizado na protenso de barris de bebida

hoje no to comumente utilizados, porm pode-se dizer que os barris so ancies

na tcnica de protenso.

Relatos histricos apontam que os barris antecedam a idade de Cristo,

sugerem ainda que os tambores de madeira j eram utilizados na antiga

mesopotmia sendo utilizados pelos povos egpcios para assepsia diria.

2.1.1 Confeco de barris

A fabricao consiste no corte e secagem da madeira que processo que exige

mais de trs anos. Depois deste perodo longo, a madeira formada em ripas. Os

aros de metal so vestidos nas ripas de madeira. As ripas so umedecidos

regularmente. O calor do fogo as faz flexvel, durante o aquecimento, um arame

colocado ao redor da base do barril apertado para reunir as aduelas

progressivamente e os une finalmente sem necessidade por cola.

O processo conhecido como protenso tipo barril que consiste em unir os gomos

do barril pelo uso de anis de ao aquecidos e coloca-los de modo a haver um

travamento dos gomos, aps resfriado o ao tende a retornar ao seu estado inicial

de dilatao trmica exercendo presso sobre as paredes do barril, o liquido em

contrapartida exerce presso hidrosttica na parede e assim provoca esforos

anulares de trao, que tenderiam a abrir as juntas entre os gomos (HANAI, 2005)

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Figura1. Fabricao de barris

2.1.2 Modernizao da tcnica

A tcnica de protenso tipo barril atualmente empregada utiliza os mesmos

princpios da fabricao de barris na construo de reservatrios de gua, por

exemplo. O liquido confinado gera presses hidrostticas nas paredes fazendo com

que as mesmas assumam carter de protenso.

Segundo HANAI apresenta em seu estudo um modelo de reservatrio de

gua de Buyer na Alemanha, o processo consiste em fazer com que os fios

enrolados em torno da parede assumam dimetros maiores, aplicando assim as

foras de protenso. (HANAI, 2005)

Figura 2. Protenso tipo barril aplicado em parede de reservatrio. Fonte: HANAI, 2005

A protenso em reservatrio, em geral, executada distribuda circunferencialmente sobre a altura da parede e concentrada

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no anel. A protenso na parede pode ser estendida da base ao topo ou da base a um ponto intermedirio, e normalmente se faz sua intensidade variar ao longo da parede. [...] A protenso da parede tem a funo de combzter as tenses de trao que surgem devido ao carregamento de gua, e tambm eliminar os problemas relativos fissurao, normalmente existentes em paredes sem protenso. (VENTURINI, 1977)

Figura 3. Estrutura de conteno circularmente protendido, Kaiga Atomic Power Station,

Karnataka .Fonte: Larsen & Toubro Ltd, ECC Division apud PICOLOTTO et al 2012.

Figura 4. Silo de concreto com paredes protendidas. Fonte: CESUMAR, 2011

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2.1.3 Vantagens e desvantagens

As principais vantagens da protenso do concreto se resumem nos seguintes

aspectos:

Reduo da incidncia de fissuras - A capacidade de utilizao da pea

estrutural e o controle de modo mais eficiente da fissurao, podendo, em

alguns casos at elimin-la, so possveis com a protenso, onde o concreto

comprimido pela ao da armadura protendida que acaba resistindo melhor

aos alongamentos provocados pela flexo, fissurando-se muito pouco. O

controle das fissuras est diretamente relacionado com a durabilidade das

estruturas, pois aumenta a proteo da armadura contra a corroso, bem

como a estanqueidade do concreto.

Reduo da quantidade necessria de concreto e de ao Isso se deve

ao emprego de materiais de maior resistncia. Para o concreto armado

convencional, a armadura solicitada pela flexo, o qual traciona a armadura

e obriga o seu alongamento. Ao se alongar o concreto fissura. Em concreto

protendido, utilizam-se aos de alta resistncia, capazes de atingir tenses

elevadas de trabalho sem depender de alongamentos exagerados do

concreto.

Permite vencer vos maiores que o concreto armado convencional

Trata-se de uma das vantagens mais importantes do concreto protendido.

Para uma ponte com vigas retas de concreto armado vo livre est limitado a

30m ou 40m, enquanto as pontes com vigas protendidas j atingiram vos de

250m. Atravs da protenso possvel ainda reduzir a altura necessria da

viga para um mesmo vo.

Favorece o emprego generalizado de pr-moldagem - Considerando que a

protenso elimina a fissurao durante o transporte das peas.

Em contrapartida podem ser descritas ainda algumas desvantagens para o

concreto protendido, sendo as descritas a seguir:

Para o concreto de maior resistncia a exigncia de controle na hora da

execuo bem maior;

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Os aos de alta resistncia exigem cuidados especiais de proteo contra

corroso;

A colocao dos cabos de protenso deve ser feita com maior preciso, de

modo a garantir as posies admitidas nos clculos. Como a fora de

protenso possui em geral um valor muito alto, um pequeno desvio do cabo

da posio considerada no projeto pode produzir esforos no previstos,

levando a um comportamento inadequado da pea e at mesmo ao colapso;

As operaes de protenso exigem equipamentos e funcionrios

especializados, com o controle permanente dos esforos aplicados e dos

alongamentos dos cabos;

De um modo geral as construes protendidas exigem ateno e controle

superiores aos necessrios para o concreto armado comum.

2.1.4 Cuidados e recomendaes

Alguns cuidados e recomendaes devem ser tomados ao projetar e ao

construir uma estrutura com aplicao da protenso, nas quais so mencionadas a

seguir:

Como se sabe protender significa comprimir o concreto, e esta compresso

acontece apenas onde o encurtamento possvel, desta forma preciso

cuidar para que este encurtamento ocorra na direo da protenso;

necessrio o projetista ter cincia de que em cada mudana de direo do

cabo de protenso surgem foras internas de desvio dos cabos quando a

protenso aplicada;

As altas tenses admissveis do concreto no devem ser totalmente

utilizadas. necessrio escolher a sesso transversal concreto adequada

para acomodar os cabos de protenso, de modo a permitir uma boa

concretagem, pois se no feito isto, no haver possibilidade de executar o

concreto de consistncia seca a ser vibrado indispensvel ao concreto

protendido;

Evite tenses de trao sob o peso prprio e no confie na resistncia a

trao do concreto;

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A armadura passiva deve ser disposta na transversal a da protenso e

especialmente na regio onde as foras de protenso esto aplicadas;

O ao de protenso mais resistente que o comum, no entanto mais

sensvel corroso, dobras e aquecimento, portanto, a manipulao deve ser

realizada com cuidado. preciso assentar os cabos com preciso,

impermeveis e indeslocveis para no serem prejudicados pelo atrito;

A concretagem deve ser cuidadosamente executada e planejada de modo

que todo concreto possa ser bem vibrado, e que as deformaes do

escoramento no provoquem fissuras.

Em peas longas a protenso deve ser aplicada prematuramente, mas

apenas parcialmente de modo a serem moderadas as tenses de

compresso, capazes de evitar fissuras de retrao e temperatura. Somente

aplicar a fora total de protenso quando o concreto apresentar a resistncia

necessria;

Somente aplicar a fora de protenso sobre exata observncia das normas de

procedimento.

2.2 Museu de Artes de So Paulo Assis Chateaubriand (MASP)

2.2.1 Histrico

Por iniciativa de Assis Chateaubriand, o MASP foi inaugurado em 1947, em

uma localizao em uma localizao na Rua 7 de Setembro, instalada em dois

andares do edifcio dos Dirios Associados, cujo projeto foi tambm feito e adaptado

por Lina Bo, arquiteta que projetou a atual sede do Museu de Artes.

O terreno doado por Eugnio Lima para a construo da nova sede do MASP,

tinha apenas uma restrio: no poderia ser construdo nada que atrapalhasse o

desfrute da paisagem, onde na poca situava-se o Parque Trianon.

Com o desafio lanado, a arquiteta ento projetou os primeiros esboos do

que seria a sede do Museu em 1958, partindo de formas piramidais e mantendo a

ideia principal, o projeto evolui para uma gigantesca caixa estrutural com 74 metros

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de vo livro sustentada por um prtico composto por quatro grandes vigas, tinha-se

neste momento uma concepo prxima ao projeto definitivo.

Construdo de 1956 a 1968, a nova sede do MASP foi inaugurada em 07 de

novembro de 1968 com a presena da Rainha Elizabeth II, da Inglaterra.

2.2.2 Mtodo e problemas de concepo e construo

O Museu de Arte de So Paulo passou por dificuldades logo em sua

concepo, quando em 1961 a prefeitura de So Paulo decide dar inicio s obras e

logo depois decide interrompe-las em 1962. Segundo a arquiteta Lina Bo Bardi,

durante algum tempo o canteiro de obra foi usado para consertos de caminhes e de

carros, havendo a necessidade de manuseio de fogo, o que colocava em risco a

estrutura de concreto j esteticamente precrio devido m execuo.

O engenheiro Figueiredo Ferraz participou da todo o projeto e concepo

estrutural da construo da obra, e nesta obra, Ferraz teve a oportunidade de aplicar

uma tcnica inovadora e patenteada que ele desenvolveu nos anos 50, quando deu

inicio a suas primeiras pesquisas na rea do concreto Protendido.

A calda de injeo, denominao da tcnica criada por Ferraz e que at hoje

abordada em livros de engenharia, consiste basicamente na obteno de

aderncia entre o concreto e o ao para posteriormente efetuar a protenso dos fios

de aos especiais destinados a suportar internamente as cargas de uma viga.

Na poca, segundo Jos Loureno Braga de Almeida Castanho, vice

presidente e superintendente da Figueiredo Ferraz Consultoria e Engenharia de

Projeto, com a falta de materiais usados atualmente para fins de articulao, como o

teflon, no havia uma maneira eficiente disponvel de sustentar a viga para

realizao da protenso dos fios de ao. Para tal problema, a sada encontrada foi a

utilizao de bolsas de borracha que eram preenchidas com leo quente. Essas

bolsas funcionavam como um suporte que oferecia resistncia e flexibilidade ao

mesmo tempo, o que permitia a mobilidade necessria para a protenso das vigas.

Como o projeto era totalmente inovador para a poca, Ferraz sugeriu que as

sapatas fossem voltadas para dentro, assim, a estabilidade da construo seria

reforada.

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Os problemas de percurso no impediram o MASP de ser construdo, porm,

aps alguns anos, mais especificamente em 1968, empecilhos surgiram devido

exposio concreto das vigas s intempries: o surgimento de goteiras. Para Lina,

era resultado da m execuo na impermeabilizao das lajes, devido a pressa em

termin-la. Quando uma obra foi atingida, o diretor do Museu, Bardi, furioso declarou

que os verdadeiros responsveis pelo desastre a empresa que havia feito a

impermeabilizao dos elementos, no entanto, a empresa declarou que a

impermeabilizao estava em perfeito estado, e ainda, enviou um relatrio para a

prefeitura solicitanto a impermeabilizao tambm das vigas, pois estava ocorrendo

infiltraes nas mesmas. Entretanto, Lina interveio a tempo de impedir a

impermeabilizao das vigas, alegando que com esse procedimento a aparncia

natural do concreto seria prejudicada,o que causaria um grave problema esttica

fachada.

Na segunda metade dos anos 80, o Masp se viu em uma situao-limite, pois

havia rachaduras e machas no concreto, ferrugem nos caixilhos e ainda infiltraes

nas lajes.

Em 1985, dois engenheiros contratados, avaliaram a situao do Museu e

constataram que havia uma camada de aproximadamente 20 cm de

impermeabilizante, algo muito acima do normal e que gerava uma sobrecarga de

100kg/m. Houve a posterior retirada desses impermeabilizantes e a realizao de

outra ento seguindo as normas de projeto.

No entanto, as infilitraes persistiam, e as lajes no eram mais o motivo.

Atravs de testes feitos, notou-se que as vigas quando submetidas gua sob

presso, no caso, as chuvas, absorviam gua e ocasionavam os problemas de

infiltrao do prdio. Assim, a soluo adotada para as infiltraes foi, a j esperada,

impermeabilizao das vigas de concreto, com a proposta de respeitar os requisitos

estticos. Dessa maneira, as vigas foram pintadas de vermelho, uma cor que

segundo Lina, j havia sido cogitada em projeto para a construo e marcava um

novo marco na histria do Museu de Artes de So Paulo, o MASP.

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3. CONSIDERAES FINAIS

O concreto protendido caracteriza-se por uma inovao tecnolgica no ramo

da engenharia civil. Com ele gera-se a possibilidade de vencer vos que o concreto

armado convencional no admite.

Entre os diversos mtodos de protenso, o mtodo de protenso de Buyer,

criado na Alemanha, um mtodo capaz de proporcionar s estruturas circulares

que necessitam de grandes dimenses, um menor ndice de fissurao e

proporcionar um estado de tenso no qual as dimenses podem ser ampliadas,

alm de necessitar de um menor consumo de ao e concreto.

No Brasil, temos como referncia de obra protendida, o Museu de Arte de So

Paulo, no qual foi aplicado um mtodo inovador de protenso criado pelo engenheiro

Figueiredo Ferraz, que deu ao projeto a caracterstica necessria primordial exigida:

o vencimento de um vo de setenta e quatro metros.

Tal como a protenso de Buyer, o mtodo de Ferraz de grande importncia

para a rea da construo, pois atravs desses mtodos os horizontes da

construo civil se ampliam e as possibilidades de criar e inovar se renovam a cada

dia.

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REFERNCIAS

ABNT-Associao Brasileira de Normas Tcnicas. NBR 6023 Informao e

documentao -Referncias - Elaborao. Rio de Janeiro: 2002. Assuno, Silvana. Construo do Masp foi um ato de ousadia e

determinao. Disponivel em: . Acessado em: 31 de out. 2012.

Carrilho, Marcos. O museu de arte de So Paulo. Disponivel em: . Acesso em: 31 de out. 2012.

Miyoshi, Alex. O edifcio do MASP como sujeito de estud. Disponivel em: . Acesso em: 31 de out. 2012.

HISTRIA. In: Histria do mundo. So Paulo: R7, 2012. Disponvel em: . Acesso em: 31 out. 2012.

HISTRIA. IN: BARRIL. Porto Feliz: Fabricao, 2012. Disponvel em: . Acesso em 28 out 2012.

VERSSIMO, Gustavo de Souza. CZAR JR, Klos M. Lenz. Concreto Protendido. Apostila de apoio para o Curso de Engenharia Civil - Universidade Federal de Viosa, Departamento de Engenharia Civil. 4 Edio. Viosa, 1998. Disponvel em:. Acesso em 30 out. 2012.

VENTURINI, Wilson Srgio. Contribuio ao dimensionamento de reservatrios cilndricos protendidos. Dissertao de mestrado Escola de Engenharia de So Carlos da Universidade de So Paulo. So Carlos, 1977. Disponvel em:. Acesso em: 31 Out. 2012