Tubo Cilindro de betão pré-esforçado (PCCP) consiste num núcleo de betão, um cilindro de aço fino, fios de pré-esforço de alta resistência e um revestimento de argamassa. O núcleo de betão é o principal componente estrutural que suporta a carga com o cilindro de aço actuando como uma barreira de água entre camadas de betão, os fios de pré-esforço produzem uma pressão compressiva uniforme no núcleo que compensa as tensões de tracção no tubo, e o revestimento de argamassa protege os fios de pré-esforço dos danos físicos e da corrosão externa.
Cilindro de cimento armado (PCCP) foi fabricado pela primeira vez em 1942 como tubo cilíndrico revestido. O fio de pré-esforço no tubo do cilindro revestido é enrolado diretamente ao redor do cilindro de aço. Um segundo tipo de PCCP foi desenvolvido em 1952 que tem revestimento de concreto do cilindro de aço em ambos os lados. Conhecido como tubo de cilindro embutido, ele difere do tubo de cilindro revestido pelo encapsulamento de seu cilindro de aço em um núcleo de concreto. Portanto, o fio de pré-esforço é enrolado ao redor do núcleo de concreto ao invés do cilindro de aço como no tubo do cilindro revestido. As gamas típicas de diâmetro para tubos de cilindros revestidos e embutidos estão entre 16 a 60 polegadas e 30 a 256 polegadas, respectivamente.
PCCP projeto e padrões de fabricação têm se desenvolvido gradualmente desde 1942 com o primeiro padrão para PCCP aprovado pela Associação Americana de Trabalhos de Água (AWWA) em 1949. A norma AWWA C301 para Tubo de concreto protendido, tipo cilindro de aço, para água e outros líquidos (AWWA C301) foi revisada várias vezes com a última revisão em 2007. Em 1992, a AWWA criou uma nova norma para projeto e fabricação PCCP definida como a Norma AWWA C304 para Projeto de Tubo Cilíndrico de Concreto Pré-esforçado (AWWA C304).
Os requisitos iniciais de projeto estrutural para a fabricação de PCCP tendem a ser conservadores com altos fatores de segurança. No entanto, como a experiência com o uso deste tubo composto e a compreensão do comportamento da PCCP aumentou, juntamente com os avanços nas ciências dos materiais, mudanças no projeto estrutural da PCCP foram feitas para reduzir o custo de fabricação. O aumento da resistência à tração do fio durante a fabricação no final dos anos 60 e início dos anos 70 reduziu a quantidade de fio de aço pré-esforçado e permitiu fios de menor diâmetro, o que resultou no que parecia ser um projeto mais eficiente e uma fabricação mais econômica. Essas práticas culminaram na década de 1970, quando o tubo utilizando fio Classe IV e outras medidas de redução de custos foram implementadas no processo de fabricação.
O tubo a partir dessa época começou a experimentar uma alta taxa de falhas prematuras. Posteriormente, os padrões de engenharia para PCCP começaram a melhorar, resultando em melhores padrões para PCCP. As principais revisões nas normas, projeto e fabricação do PCCP consistem em mudanças no diâmetro máximo do PCCP, na qualidade (resistência) do concreto, na espessura do cilindro de aço, nas normas de pré-esforço do fio (diâmetro do fio, tensão de enrolamento, espaçamento, etc.), e na espessura do revestimento da argamassa.
Nos últimos anos, uma série de melhorias significativas no processo de fabricação do PCCP e nos procedimentos de controle de qualidade foram trazidas pela Associação Americana de Tubos de Concreto sob Pressão (ACPPA) e pela indústria que é representada através:
- Um forte foco no controle de qualidade e desenvolvimento de tecnologia;
- Uma auditoria de conformidade e programa de certificação da indústria da água;
- Desenvolvimento de padrões rigorosos;
O resultado da revisão dos padrões fornece um material de tubulação que projetou e fabricou muito melhor do que o PCCP produzido em qualquer momento ao longo de seus 50 anos de história.
PCCP tem a menor taxa de ruptura da rede de água por 100km do que qualquer outro material de tubulação (Prosser, 1996).
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