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Estruturas de concreto PROTENDIDO 

Obra Stein Office - Blumenau/SC

“Onde houver tração, que se leve a protensão.” O ensinamento vem do doutor em engenharia de estruturas Roberto Chust Carvalho e demonstra, de início, qual é a principal característica do concreto protendido: reduzir ao máximo os efeitos das tensões de tração sobre as estruturas.

 

Conhecer melhor essa técnica é importante para todos os integrantes da cadeia da construção civil, como arquitetos, projetistas estruturais, construtoras e empreiteiras.

 

Quer entender melhor sobre o assunto? Com ajuda de Eugênio Luiz Cauduro, consultor em protensão e métodos construtivos, o objetivo deste artigo é auxiliá-lo a encontrar a melhor solução para o seu empreendimento.

Confira a seguir quais são as características principais desse método!

O que é o concreto protendido?

O concreto protendido consiste na utilização de armadura ativa, que comprime previamente a estrutura com o objetivo de minimizar ou anular a fissuração e os deslocamentos dela.

Para compreender melhor a técnica, primeiro é preciso entender o que é a armadura ativa. A explicação mais elaborada vem da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que trata do tema na NBR 6118/2014, definindo a armadura ativa como aquela “constituída por barras, fios isolados ou cordoalhas, destinada à produção de forças de pro-tensão, isto é, na qual se aplica um pré-alongamento inicial”.

Essa armadura ativa é um aço de resistência (fios ou cordoalhas para concreto protendido), cuja 3 a 4 vezes maior do que a da armadura passiva, conhecida como vergalhão.

Qual é a diferença entre concreto armado e concreto protendido?

A principal distinção entre concreto armado e protendido ocorre quanto ao método utilizado para resistir às tensões de tração.

No concreto armado, ocorre a adesão do aço para equilibrar os esforços de tração, que provocam as deformações e fissuras. Nesse processo, é utilizada a armadura passiva, ou seja, aquela em que não se produz forças de protensão (alongamento prévio).

O concreto protendido, por sua vez, utiliza a armadura ativa, sujeita ao pré-alongamento, que provoca a protensão. Isto é, a compressão prévia da estrutura para minimizar ou anular as tensões de tração.

Como surgiu o concreto protendido e como foi sua evolução?

Quando falamos em concreto protendido, podemos definir sua evolução como um passo à frente do concreto armado. Eugênio faz essa definição muito bem:

“O concreto armado é uma solução interessante, pois o aço (vergalhão) adere muito bem ao concreto e os dois materiais trabalham conjuntamente. O concreto tem muito boa resistência à compressão, enquanto o aço tem ótima resistência à tração.

Assim, vigas e lajes têm condições de suportar cargas desde que os dois materiais estejam colocados nas regiões adequadas: o concreto na região comprimida do elemento e o aço na região tracionada. O concreto armado reage à ação das cargas.

Ao se introduzir no concreto armado um aço para protensão, que é tensionado (tracionado como um elástico), forma-se o concreto protendido (pré-tensionado).

Esse aço tensionado, que introduz no concreto armado uma tensão de compressão inicial, é um material que age no elemento antes de atuarem as cargas. Essa compressão inicial faz que todas as seções de concreto trabalhem e o resultado disso é uma grande economia de materiais.”

A solução da estrutura de concreto protendido foi desenvolvida para possibilitar construções capazes de vencer vãos médios a grandes, que precisem suportar grandes cargas.

Principalmente, é utilizado em pontes, viadutos, passarelas, piscinas, reservatórios, até construções mais comuns como edifícios e galpões.

Qual é a diferença entre armaduras pré e pós-tracionadas?

Eugênio citou o tensionamento acima, caracterizado como tracionamento do elástico. No concreto protendido, isso pode ser feito de duas maneiras:

Armadura pré-tracionada

Segundo o especialista, “a pré-tracionada é com aderência inicial, ela é usada em indústria de pré-fabricação“. É utilizada em processos industriais para produção em linha. Ele explica melhor:

“Por exemplo, um cabo de protensão vai desde uma cabeceira à outra, em uma pista de protensão, que nas suas extremidades possui uns perfis cravados no chão. São esses perfis que seguram inicialmente a força de protensão.

Os operadores estendem a cordoalha  entre os dois perfis com o macaco hidráulico, tracionam o aço e o esticam na tensão máxima que ele admite, esticado como um elástico. O resto da viga fará força para voltar para o tamanho original, comprimindo o concreto para sempre.

Depois que o fio é esticado, fecha-se a forma, de um lado e do outro, põe-se o resto de armadura, o vergalhão e concreta-se.  O concreto envolve e adere ao aço e eles trabalham juntos.”

Armadura pós-tracionada

Enquanto a armadura pré-tracionada é utilizada mais na pré-fabricação de estruturas, a pós-tracionada é aquela desenvolvida durante a obra. A tensão é aplicada já com o concreto endurecido. Eugênio detalha esse processo:

“Deixa-se o aço de protensão dentro das bainhas (que são dutos) e concreta-se o elemento estrutural (uma viga, por exemplo) quando o concreto endureceu, ganhou a resistência necessária para suportar a protensão. Então, utilizam-se macacos hidráulicos na ponta da viga, que são pesados (até 600 kg), e traciona-se o cabo que é formado por inúmeras cordoalhas.

O cabo tracionado é preso nas extremidades para não deixá-lo voltar ao tamanho original. Essas ancoragens metálicas são feitas para segurar o retorno do aço, não deixando que volte ao seu comprimento original.

O cabo fica lá dentro tracionado e comprimindo o concreto, ou seja, é uma protensão em pós-tração.”

A diferença, resumindo, é que o pré-tracionado é mais utilizado para peças em linha de produção — padronizadas e com maior controle de qualidade de todas as atividades.

Já a pós-tracionada é indicada para obras específicas ou em cidades onde a utilização do pré-fabricado não trará o resultado mais adequado, devido a dificuldades de transporte e manuseio dos elementos estruturais.

Como o concreto protendido é utilizado?

Agora que você entendeu melhor como funciona um concreto protendido, podemos detalhar ainda mais sua utilização. Existem três possibilidades de uso do concreto com armadura ativa. Confira as aplicações e características de cada uma delas:

Concreto com armadura ativa pré-tracionada (protensão com aderência inicial)

O pré-alongamento da armadura ativa utiliza apoios provisórios independentes do elemento estrutural. Essa etapa é anterior ao lançamento do concreto.

Depois do endurecimento do concreto, a ligação da armadura de protensão e seus apoios provisórios  é desfeita. Dessa forma, a ancoragem no concreto ocorre por aderência.

Concreto com armadura ativa pós-tracionada com aderência (protensão com aderência posterior)

Nesse caso, as armaduras ativas são cordoalhas nuas colocadas no interior de bainhas que as isolam do concreto.

Após a concretagem, quando o concreto tiver atingido a resistência desejada, as cordoalhas são tracionadas e ancoradas nas extremidades da peça. Por meio da injeção de nata de cimento no interior das bainhas, cria-se, posteriormente, aderência com o concreto de modo permanente.

Concreto com armadura ativa pós-tracionada sem aderência (protensão sem aderência)

Para esse último caso, a cordoalha engraxada (cordoalha nua coberta por uma camada de graxa e revestida com uma capa plástica de alta densidade) é a armadura ativa.

Após a concretagem, quando o concreto estiver atingido a resistência desejada, as cordoalhas são tracionadas e ancoradas nas extremidades da peça, onde o aço fica permanentemente sem aderência com o concreto durante toda a vida da estrutura.

Segundo Eugênio, esse é o mercado mais promissor para o Brasil atualmente:

“Tradicionalmente, os prédios no Brasil são feitos em concreto armado. Então, um meio de ganhar a concorrência é com a protensão, que permite prédios muito mais baratos e fáceis de fazer.

Só precisa do pessoal se acostumar a isso. Como qualquer pedreiro, armador, encanador ou eletricista, o pessoal envolvido na protensão tem que ser treinado. Faz 25 anos que estou trabalhando com isso e o pessoal já está começando a se adaptar. Pois, hoje há muito mais prédios por dia sendo feitos dessa forma.”

Em que tipo de obra é utilizado o concreto protendido?

Falando do mercado, podemos discutir melhor quais são as ocasiões em que o concreto protendido se mostra interessante para engenheiros e construtoras.

O concreto protendido é utilizado em qualquer tipo de estrutura que trabalhe tracionada, como lajes, vigas, radiers e pisos industriais. A técnica também pode ser aplicada na contenção de terrenos através de escavação e sustentação das paredes por meio de tirantes protendidos.

Grandes obras de infraestrutura dependem muito do concreto protendido. A aplicação da protensão no Brasil começou com a construção da Ponte do Galeão, no Rio de Janeiro, em 1949. A utilização dele em grande escala, no Brasil, ocorreu na construção da Ponte Rio-Niterói, inaugurada em 1974.

Antes disso, no entanto, projetos já utilizavam a técnica, mas em conjunto com outros recursos. No Museu de Arte de São Paulo Assis Chateaubriand (Masp), por exemplo, o concreto protendido foi aplicado às quatro vigas que dão sustentação à estrutura, caracterizada pelo vão livre. A construção foi concluída em 1968.

Hoje, o método está presente em vigas e tabuleiros de pontes e viadutos, anéis de concreto de torres eólicas, silos e demais empreendimentos que aliam performance técnica e econômica e arte à construção.

O concreto protendido oferece quais vantagens?

O concreto protendido é aplicado com o objetivo de elevar a resistência da estrutura, oferecendo, ainda, as seguintes vantagens à obra:

  • estruturas mais esbeltas;

  • redução de vigas;

  • redução de pilares;

  • redução do consumo de aço;

  • redução do consumo de fôrma;

  • redução do pé-direito do subsolo e, consequentemente, redução de escavação e de contenção;

  • maior impermeabilidade e durabilidade da estrutura pelo controle de fissuração;

  • flexibilidade de layout arquitetônico.

Eugênio reforça bastante esses pontos no que diz respeito à economia de materiais na obra. Todas essas reduções no consumo durante a construção melhoram o desempenho da empresa em duas áreas:

  • de um lado, permite que a obra seja viabilizada mais facilmente, gastando menos para realizar o mesmo trabalho;

  • de outro, custos menores de obra significam custos menores para os clientes, tornando a empresa muito mais competitiva no mercado.