Concreto Protendido

TÓPICOS ESPECIAIS EM ENGENHARIA CIVIL I

CONCRETO PROTENDIDO

1. INTRODUÇÃO

O concreto é um dos materiais de construção mais importantes. Seus ingredientes, cimento, areia, pedra e água, estão disponíveis a um preço acessível em todas as regiões onde os seres humanos habitam. Além de apresentar boa resistência à pressão, possui pequena resistência à tração; por possuir essa diferença nas propriedades seu comportamento pode ser melhorado aplicando-se uma compressão prévia, ou seja, protensão, nos locais onde se produzem tensões de tração.

Em 1972, um engenheiro americano patenteou o primeiro sistema de protensão. Roberto Rossi Zuccolo foi o introdutor do concreto protendido no Brasil dos anos 40.

Uma das batalhas mais antigas da engenharia é encontrar meios de fazer com que o concreto ganhe resistência à tração, maneira encontrada através da protensão.

2. HISTÓRICO

O cimento que conhecemos foi desenvolvido pelo construtor inglês Josep Aspdin, que patenteou sua descoberta com o nome de Cimento Portland em 1824. Mais tarde com a mistura dos agregados (brita, areia e água) foi possível à obtenção de um material com maior dureza e resistência a compressão. Assim permitiu que sua utilização fosse aplicada até os dias de atuais, juntamente com a incorporação do aço possibilitou a construção civil inovar e aprimorar suas técnicas.

O desenvolvimento do concreto protendido se deu principalmente na Europa, após a segunda guerra mundial, exercendo grande importância para a reconstrução das cidades destruídas.

Coube ao engenheiro francês, Eugene Freyssinet em 1928, a introdução do concreto duro utilizado nas protensões. Ele afirmou na época que o concreto protendido possuía propriedades totalmente diferentes do concreto armado. Porém constatou que os dois tipos de concreto são considerados o mesmo material, mas no primeiro caso é acrescido um esforço de compressão que melhora o comportamento da viga.

Freyssinet ficou muito conhecido também pela introdução de equipamentos especializados para a protensão, como sua famosa ancoragem de 1939.

Na Alemanha Finsterwalder desenvolveu na década de 50 construções em balanço progressivo, construindo obras de grandes vãos. Fritz Leonhardt também desenvolveu na Alemanha um sistema de protensão utilizando macacos hidráulicos. Por fim na década de 70, firmou-se a preferência pelo sistema de f. Leonhardt e W. Baur.

3. CONCEITO

A protensão pode ser definida como o artifício de introduzir, numa estrutura, um estado prévio de tensões, de modo a melhorar sua resistência ou seu comportamento, sob ação de diversas solicitações.

É realizada por meio de cabos de aço de alta resistência, tracionados e ancorados no próprio concreto. O artifício da protensão desloca a faixa de trabalho do concreto para o âmbito das compressões, onde o material é mais eficiente.

O peso da carga exerce uma alteração na compressão aplicada previamente.

Com a retirada da carga a viga volta à sua posição original e as tensões prévias são restabelecidas.

Se as tensões provocadas forem inferiores as prévias a secção continuará comprimida, não sofrendo rachadura.

Caso seja mais elevada as tensões ultrapassaram as tensões prévias e o concreto ficará tracionado e com rachadura. Retirando a carga a protensão provoca o fechamento delas.

4. SISTEMAS ESTRUTURAIS EM CONCRETO PROTENDIDO

Graças ao artifício de protensão é possível empregar grande variedade de sistemas estruturais com processos construtivos não são possíveis com o concreto armado. Esses sistemas estruturais são descritos em três categorias de protensão: linear, circular e espacial.

4.1 Sistema Estrutural com Protensão Linear

É aplicada à estruturas retilíneas ou de pequena curvatura, onde os principais sistemas de protensão linear são as vigas simples e continuas e os pórticos.

O sistema de concretagem das vigas pode ser distinguido em duas categorias: viga moldada no local e viga pré-moldada.

4.1.1 Viga Moldada no Local

É feita por um processo diferente da construção clássica em concreto armado. Feita dentro formas, geralmente de madeira, escoradas de modo a evitar deformações causadas pela pressão do concreto fresco.

4.1.2 Viga Pré-moldada

É concretada e protendida num local conveniente e depois montada na sua posição definitiva com equipamento adequado. A construção em viga pré-moldada é uma das soluções mais práticas e econômicas para o projeto das obras.

Figura 1: Ponte RIO-NITERÓI, possui vigas de até 90 metros de extensão apoiadas sobre pilares da ponte, tendo-se 1152 vigas de concreto protendido e protensão mediante 43000 cabos de aço.

As lajes protendidas são econtradas em inúmeras aplicações nas estruturas, e em geral têm pequena espessura (cerca de 10 a 25cm), utilizam-se cabos de protensão de pequena capacidade colocados a espaços regulares. São utilizadas em edifícios, tabuleiro de pontes e vigamento principal de pontes em vão simples ou contínuos.

Figura 2: Construção de lajes protendidas com nivelamento a laser.

A protensão também é utilizada em estacas, tubulações, mastros e torres de concreto com grande altura.

4.2 Sistema Estrutural com Protensão Circular

É a protensão aplicada em estruturas cilíndricas de seção transversal arredondada. Utilizada em reservatórios, silos e cúpulas. Pode ser aplicada por cabos internos com ancoragens cruzadas.

4.3 Sistema Estrutural de Protensão Espacial

Os cabos seguem uma geometria tridimensional, aplica-se em cascas, podendo também ser utilizadas em peças maciças, como base de máquinas pesadas, turbinas, etc., e eventualmente em pontes.

Figura 3: Museu Nacional de Arte Contemporânea (Niterói/RJ) – Estrutura