AS VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CONCRETO PROTENDIDO

Engenharia

Demonstração das vantagens e desvantagens da técnica executiva concreto protendido, esclarecendo as razões que possam levar ao seu uso nas atuais obras de construção civil no Brasil.

índice

1. RESUMO

Esse trabalho tem como objetivo geral demonstrar as vantagens e desvantagens da técnica executiva concreto protendido, esclarecendo as razões que possam levar ao seu uso nas atuais obras de construção civil no Brasil. A fundamentação teórica foi focada nos determinados aspectos: conceituar os elementos necessários para a sua confecção, atribuindo-os significados de livros e normas técnicas; demonstrar os diferentes tipos de protensão com suas particularidades e demostrar os materiais necessários para sua confecção; esclarecer suas vantagens e desvantagens na construção civil, em seu aspecto técnico e econômico. O tipo de pesquisa realizado neste trabalho foi uma Revisão de Literatura, no qual foi realizada consulta a livros, dissertações e em artigos científicos selecionados através de busca nos seguintes base de dados: Concreto Protendido, Concreto Armado e Técnicas construtivas do concreto armado. Dada a importância das técnicas construtivas eficientes e econômicas na construção civil contemporaneamente, esse trabalho foi fundamental para auxiliar na propagação do concreto protendido como uma técnica construtiva eficiente no aspecto econômico e técnico. Além disso, estimulou ao uso de técnicas construtivas que visam utilizar as capacidades máximas de seus materiais.

Palavras-chave: protensão; concreto; desempenho.

BARBOSA, Gabriel Barbosa. The Advantages and Disadvantages of Proposed Concrete. 2018. 33. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Faculdade Pitágoras, Belo Horizonte, 2018.

ABSTRACT

This work has as general objective to demonstrate the advantages and disadvantages of the concrete prestressed executive technique, clarifying the reasons that may lead to its use in the current civil construction works in Brazil. The theoretical basis was focused on certain aspects: to conceptualize the elements necessary for their preparation, attributing them meanings of books and technical norms; demonstrate the different types of protension with their particularities and demonstrate the necessary materials for their preparation; clarify its advantages and disadvantages in construction, in its technical and economic aspect. The type of research carried out in this work was a Literature Review, in which it was carried out a consultation of books, dissertations and selected scientific articles through search in the following database: Proposed Concrete, Armed Concrete and Constructive Concrete techniques. Given the importance of efficient and economical construction techniques in civil construction contemporaneously, this work was fundamental to assist in the propagation of the prestressed concrete as an efficient constructive technique in the economic and technical aspect. In addition, he encouraged the use of constructive techniques that aim to utilize the maximum capacities of his materials.

Key-words: protension; concrete; performance.

2. INTRODUÇÃO

No atual cenário de construção civil no Brasil tem se o concreto armado convencional como o principal técnica construtiva nas estruturas em geral. Entretanto, o concreto protendido tem gradativamente adquirindo seu espaço no mercado.

Essa predileção ao uso do concreto armado convencional sugere uma limitação as estruturas de usufruir das vantagens técnicas que o concreto protendido visa oferecer.

Essa monografia tem o intuito de difundir a técnica de execução (Concreto protendido) nas atuais obras de residência do nosso país e esclarecer suas vantagens e desvantagens.

Atualmente a construção civil tem disponível duas técnicas de execução estrutural, o concreto armado convencional e o concreto protendido. O concreto protendido é uma técnica que surgiu desde o século XIX com o intuído de evoluir a qualidade estrutural de elementos da construção como vigas, lajes, silos dentre outros. Entretanto, o desconhecimento por trás das propriedades técnicas da pretensão e a cultura do concreto armado convencional leva as construtoras a abandonarem a utilização do concreto protendido em suas obras.

Esse trabalho apresentou a conceituação do concreto armado convencional e concreto protendido com suas respectivas normas reguladoras, os tipos de protensão, as aplicações do concreto protendido e suas vantagens e desvantagens.

O tipo de pesquisa realizado neste trabalho foi uma Revisão de Literatura, no qual foi realizada consulta a livros, dissertações e em artigos científicos selecionados através de busca nos seguintes base de dados: Concreto Protendido, Concreto Armado e Técnicas construtivas do concreto armado.

O período dos artigos pesquisados foram os trabalhos publicados nos últimos trinta anos.

As palavras-chave utilizadas na busca foram: protensão, concreto e desempenho.

3. Conceituação

3.1. HISTORICO

A origem do concreto protendido tem surgimento próximo do concreto armado simples de acordo com (AGOSTINI, 1983). Nos anos de 1886 e 1888 foram criadas patetes por dois indivíduos, Jackson (Califórnia – USA) e Dohering (Alemanha) e posteriormente em 1906 foi realizada uma experiência pelo Koenem (Berlim-Alemanha) de protender para reduzir a fissuração em determinados elementos de um piso. Entretanto, as experiências anteriores falhavam em manter a armadura ativa em uma quantidade significativa de tempo. Apenas no ano de 1928 foi possível compreender a necessidade do uso de aços específicos para a protensão, aços que suportam enormes deformações de estiramento. Tal conhecimento foi obtido pelo nomeado pai do concreto protendido, o engenheiro civil de estruturas Eugene Freyssinet, conhecido pelos seus estudos e práticas sobre o assunto. (CARVALHO, 2012)

3.2. DEFINIÇÕES

3.2.1. Concreto

Segundo Isaia (2010) o concreto é um elemento que deve ser constituído da mistura de cimento, agua e agregados, além de diversos tipos de aditivos que visam atribuir características especificas ao mesmo. A combinação desses materiais leva a formação de um único material de alta resistência mecânica e ideal para utilização estrutural.

De acordo com Hanal (2005) o concreto a ser utilizado nas técnicas de protensão devem possuir um elevado controle de qualidade e resistência. Sua resistência a compressão deve situar-se na faixa de 30 a 40 Mpa, diferentemente do concreto armado convencional que variam na faixa de 20 a 30 Mpa.

O uso de concretos de alta resistência é necessário devido as exigências do concreto protendido: Solicitações de resistência iniciais, peças de concreto com dimensões reduzidas e módulos de deformações elevados. (HANAL, 2005)

3.2.2. Protensão

De acordo com Pfeil (1984) a protensão é definida pela habilidade de inserir, em uma estrutura, tensões antecipadamente, visando melhorar as características técnicas do material ou seu comportamento.

De acordo com Hanal (2005) a protensão visa apresentar a ideia de resistir antecipadamente as tensões solicitadas, estabelecendo um conjunto de tensões contrarias que atuam anteriormente as tensões solicitadas, promovendo uma estrutura ativa antecipadamente as tensões externas.

O conceito de protensão foi simplificada em Pfeil (1984) no trecho:

A Protensão pode ser definida como o artificio de introduzir, numa estrutura, um estado prévio de tensões, de modo a melhorar sua resistência ou seu comportamento, sob ação de diversas condições de carga. (PFEIL, 1984, p.1)

3.2.3. Concreto protendido

De acordo com a NBR 6118 (ABNT, 2003) os elementos do concreto protendido são armaduras ativas parcialmente ou totalmente em uma estrutura com o objetivo de limitar a fissuração do concreto e utilizar as características de resistência do aço de modo mais eficiente.

De acordo com Carvalho (2012) as diferenças significativas entre o concreto armado convencional e o concreto protendido é o tipo de aço usado no concreto protendido e seu processo executivo. Nas peças confeccionadas de concreto armado convencional, as armaduras iniciam seus trabalhos de resistência apenas depois da solicitação proveniente do concreto, deste modo, são nomeadas como “passivas”. Nas peças confeccionadas de concreto protendido, as armaduras iniciam seu trabalho anteriormente de quaisquer solicitações do concreto, promovendo uma solicitação previa a mesma, deste modo, são nomeadas de “ativas”.

De acordo com Bastos (2018) o concreto protendido se trata de uma evolução do concreto armado, com a adição de aplicar tensões antecipadas de compressão, na região transversal da peça de concreto. Deste modo, as tensões de tração originais das peças serão reduzidas pelas forças de compressão inseridas antecipadamente.

3.2.4. Armadura não protendida

Segundo a NBR 6118 (ABNT, 2003) armadura não protendida ou armadura passiva se trata de uma armadura que não possui quaisquer efeitos de protensão em uma estrutura, não possuindo alongamento em sua seção.

De acordo com Pfeil (1984) as armaduras não protendidas são usualmente usadas no concreto armado. Nas estruturas protendidas, essas armaduras recebem a nomenclatura de armaduras convencionais ou suplementares.

3.2.5. Armadura protendida

Segundo a NBR 6118 (ABNT, 2003) armadura protendida ou armadura ativa se trata de uma armadura que tem efeitos de protensão em uma estrutura. Sua composição pode ser constituída de barras, fios isolados ou cordoalhas e sua seção tem um pré-alongamento inicial.

De acordo com Verissimo (1998) a armadura de protensão é originalmente constituída por fios, barras ou cordões e se destinam a produção de forças de protensão. A armadura também é conhecida pela nomenclatura de armadura ativa.

3.3. PROPRIEDADE DO CONCRETO

O concreto tem como principais características a trabalhabilidade, consistência e a homogeneidade. O objetivo geral no preparo do concreto é na criação de um material solido e de alta resistência, tendo em sua composição poucos espaços vazios, atingindo assim uma concentração adequada.

A consistência do concreto pode variar de acordo com sua finalidade. Nos casos de peças com eixos e em superfícies inclinada, a consistência do concreto deve ser menor para possibilitar o preenchimento de todo o espaço geométrico da peça pelo concreto. (CARVALHO, 2012)

A trabalhabilidade do concreto está diretamente ligada a capacidade de adensamento do mesmo, como descreve Carvalho (2012) no trecho:

A execução do adensamento é uma das mais importantes etapas da fabricação do concreto, interferindo sensivelmente nas características finais do mesmo. De uma maneira geral, o adensamento hoje é, para obras de médio e grande porte, feito através de energia mecânica. (CARVALHO, 2012, p.79).

De acordo com Pfeil (1984) o uso de aços de alta resistência nas armaduras de concreto armado convencional, fica restrita devido a fissuração do concreto. Apesar de diversos tipos de aço obterem parecidos módulos de elasticidade, o uso de aços de resistência a tração elevada leva ao alongamento exagerado dos mesmos, aumentando significativamente o tamanho das fissuras no concreto. A abertura descontrolada das fissuras no concreto expõe as armaduras, levando a corrosão da mesma. As fissuras de tamanho elevado também são indesejáveis esteticamente.

4. Tipos de protensão e materiais

4.1. TIPOS DE PROTENSÃO

4.1.1. Concreto protendido com aderência inicial

De acordo com Pfeil (1984) as armaduras pré-tracionadas usualmente são produzidas em fabricas, onde a concretagem das peças é feita nos leitos de protensão. Os leitos possuem elevada extensão, auxiliando na produção de diversos tipos de peças no mesmo período de tempo.

De acordo com Carvalho (2012) o concreto protendido com aderência inicial (pré-tração) é o tipo de execução onde a aderência entre o concreto e a armadura se inicia simultaneamente com o lançamento do concreto.

Esse tipo de protensão é usado geralmente para peças pré-moldadas. Em sua execução é utilizado uma forma de fundo de grande comprimento, apoios rígidos e macaco de protensão. (CARVALHO, 2012).

De acordo com Hanal (2005) a protensão com aderência inicial se trata da tração da armadura anteriormente a concretagem da peça, transferindo a força de protensão do aço simultaneamente a cura do concreto. O endurecimento da peça proveniente do seu processo de cura fortalece a aderência do concreto com o aço pré tracionado, possibilitando o concreto de usufruir das tensões de protensão solicitadas.

Figura 1 – Sequencia construtiva de vigas com armadura pré-tracionada

Fonte: Pfeil (1984)

A Fig. 1 demostra a sequência construtiva das vigas com armaduras pré-tracionadas. As armaduras são devidamente esticadas e ancoradas temporariamente, até o momento em que o concreta tenha atingido resistência adequada. Posteriormente a cura do concreto, é solta a ancoragem do aço, transferindo a força de compressão a viga, através da aderência entre o aço e o concreto. No momento que a tensão de protensão for reduzida no aço, ele tende a retornar ao seu comprimento de origem, auxiliando no atrito do aço com o concreto e auxiliando na ancoragem da mesma. (PFEIL, 1984)

De acordo com Cauduro (1997) as vantagens na utilização da protensão com aderência são: a aderência atua melhor na distribuição de fissuras e acarreta na maior segurança a ruína (ELU); promove maior segurança na estrutura como um todo, diante de situações extremas, como incêndios, sismos e explosões.

4.1.2. Concreto protendido com aderência posterior

De acordo com Pfeil (1984) nos sistemas de armaduras pré-tracionadas, as armaduras são esticadas após o endurecimento do concreto, ancoradas na sua face. Esse tipo de sistema pode apresentar grandes variedades, de acordo com os tipos de cabos, caminhos dos mesmos na viga e os tipos e posicionamentos das ancoragens.

Figura 2 – Categorias de armaduras pós-tracionadas, quantos a posição relativa entre os cabos e a viga de concreto

Fonte: Pfeil (1984)

A Fig. 2 demostra os elementos usados na protensão com aderência posterior. A) vista lateral da viga: 1 – viga de concreto; 2 – cabos de protensão; 3 – ancoragens dos cabos de protensão, apoiados na face da vida. B) Cabos de protensão internos. C) cabos de protensão externos.

Os cabos de protensão serão inseridos no interior da peça de concreto, coberto por bainhas que evitam o contado direto com o concreto. Posteriormente a protensão, inserisse nos espaços vazios das bainhas uma nata de cimento ou um material inerte, tendo sua principal função proteger os cabos da corrosão. Os cabos externos recebem uma proteção química e mecânica. (PFEIL, 1984)

De acordo com Hanal (2005) a protensão com aderência posterior se trata da tração da armadura apenas posteriormente ao endurecimento do concreto. Os cabos a serem protendidos serão passados no interior de bainhas para impedir o contato direto com o concreto, e somente depois do processo de cura do concreto será inserido concreto nos espaços vazios entre a bainha e a armadura protendida.

Segundo Veríssimo e César Jr (1998) a protensão com aderência posterior se trata da aderência processada após o endurecimento total da peça concretada. Usualmente a uma inserção de calda de cimento no interior das bainhas, local onde reside os espaços vazios entre o aço protendido e a bainha.

4.1.3. Concreto protendido sem aderência

De acordo com Carvalho (2012) o concreto protendido sem aderência se trata da aderência da armadura apenas em locais de ancoragens da estrutura, dispensando a aderência do concreto com o aço em toda a extensão da peça.

Segundo Veríssimo e César Jr (1998) o concreto protendido sem aderência se trata da inexistência de aderência somente no que se refere a armadura ativa da peça de concreto, portanto, a armadura passiva deve sempre estar aderida ao concreto. Normalmente, a armadura ativa é inserida em dutos plásticos ou metálicos. Posteriormente a aplicação da protensão no aço, insere se graxa no interior dos dutos com a finalidade de evitar a corrosão do aço.

Figura 3 – Armaduras pós-tracionadas não aderentes ao concreto

Fonte: Pfeil (1984)

A Fig. 3 demostra os elementos usados na protensão sem aderência. A) Cabos internos com bainha plástica ou de papel: 1 – viga de concreto; 2 – aço de protensão; 3 – bainha plástica ou de papel; 4 – nata de cimento ou graxa inerte inserida na bainha. B) Cabos externos a seção: 5 – tubo de aço ou plástico.

De acordo com Cauduro (1997) as vantagens na utilização da protensão sem aderência são: rapidez e facilidade na inserção das cordoalhas nas formas; elevada excentricidade; a cordoalha utilizada na obra já chega no canteiro coberta por graxa e com capa plástica; menos perda de atrito; injeção de pasta de cimento dispensada.

4.2. CONCRETO DE PROTENSÃO

Segundo Veríssimo e César Jr (1998) as estruturas de concreto protendido exigem um extremo controle de qualidade do concreto. Sua realização exige ensaios prévios, controle de cimento e agregados e uma fiscalização constante na produção do concreto.

Usualmente, o concreto utilizado na confecção de peças protendidas possuem uma resistência consideravelmente superior ao do concreto utilizado na confecção de peças de concreto armado convencional. Os motivos que visam justificar a resistência elevada dos concretos utilizados na protensão são: a força de protensão exige solicitações previas na peça mais elevadas se comparadas a uma situação de serviço; a resistência elevada do aço e do concreto permite a confecção de peças de menores dimensões; a resistência elevada do concreto, geralmente, leva ao seu mais modulo de deformação, contribuindo para a diminuição de deformações imediatas que ocorrem ao longo do tempo.

É fundamental também que o concreto tenha características elevadas de rigidez e baixa permeabilidade, deste modo, o aço terá uma proteção adequada as possíveis corrosões. (VERÍSSIMO; CESAR JR, 1998)

4.3. AÇO DE PROTENSÃO

De acordo com Pfeil (1984) os aços utilizados na armadura de protensão se dividem em três categorias: Fios trefilados de aço carbono, de diâmetros variando entre 3 mm e 8 mm; Cordoalhas de fios trefilados, enrolados em forma espiral, como uma corda; barras de aço baixa liga, laminadas a quente, oferecidas em peças retilíneas de comprimento restrito.

Segundo Veríssimo e César Jr (1998) os aços utilizados no concreto protendido se definem pela sua elevada resistência mecânica e sua inexistência de patamar de escoamento. Sua economia se faz significativamente superior ao aço no concreto armado convencional, devido sua resistência ser equivalente a três vezes maior. Seu fornecimento pode ser em grandes comprimentos, na forma de fios e cordoalhas, impedindo conflitos relacionados as emendas de armaduras.

Ainda segundo Veríssimo e César Jr (1998) os aços de elevada resistência são impedidos na confecção do concreto armado convencional, em consequência de produzir fissuras enormes, provenientes de seu alongamento imenso. A duas especificações da ABNT que regulamentam as propriedades e características do aço de protensão: NBR 7482, referente aos fios de aço e a NBR 7483 referentes as cordoalhas de aço.

De acordo com a NBR 7482 (ABNT, 2008) o aço a ser utilizado no concreto protendido possui certos requisitos em relação a sua fabricação, encomenda, fornecimento e recebimento: o fio de protensão deve ser encruado a frio por trefilação a partir de fio-máquina de aço-carbono; os teores de minerais não podem ultrapassar a porcentagem de 0,020 % de fosforo e 0,025 % de enxofre; A composição química do aço deve garantir as propriedades técnicas exigidas pela norma; o fio deve ser ausente de quaisquer defeitos físicos, internos ou externos, que possam prejudicar sua utilização; é proibido a utilização de qualquer espécie de solda no produto final; os fios devem ser submetidos a um tratamento térmico; os fios, ao serem desenrolados, não devem possuir flechas superiores a 15 cm em uma amostra de 5 m de comprimento; o fio deve ser fornecido em rola firmemente amarrado, com diâmetro interno mínimo estipulado em tabela; o tipo de embalagem deve ser estabelecido no ato da encomenda; os aços de protensão devem ser protegidos no transporte e armazenamento contra danos físicos e contaminação, especialmente contra substancias que provoquem a corrosão do mesmo.

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4.3.1. Tipos de aço para armadura protendida

O concreto protendido dispõem de vários tipos aços, de diferentes aspectos físicos e técnicos.

Figura 4 – Tipos de aço para armadura protendida

Fonte: Pfeil (1984)

A Fig. 4 demonstra os tipos de aço no concreto protendido. A) Fio trefilado, com superfície lisa. B) Cordoalha de 7 fios, composta por um fio central retilíneo e seis fios em forma de hélice. C) Barra laminada com rosca na extremidade. D) Barra laminada com deformações que permitem colocação de porca na ancoragem em qualquer posição da barra. (PFEIL, 1984)

4.4. MATERIAIS

4.4.1. Bainhas

De acordo com Cauduro (2015) as bainhas tiveram sua origem em 1956, elaboradas com fitas plásticas enroladas em forma de hélice sobre os fios, pintadas por tinta betuminosa. Apenas em 1958 chegaram no mercado brasileiro as bainhas flexíveis de material metálico fino (0,3 mm de espessura), com costuras feitas em forma de hélice. Essas bainhas são usadas como vedadores, portanto, não é utilizado lubrificante ou pinturas nos fios, possibilitando a execução da aderência posteriormente, com a injeção das bainhas, por meio de purgadores nas extremidades dos cabos e a cada 20 m.

De acordo com Veríssimo e César Jr (1998) são denominados bainhas os tubos onde a armadura a ser protendida é inserida, deste modo, impedindo o atrito da armadura com o concreto. Sua fabricação é feita com chapas de aço com espessura entre 0,1 e 0,35 mm costuradas em hélice. Em seu processo de fabricação também é feita ondulações transversais na hélice para a obtenção das seguintes vantagens: Permitem uma maior rigidez da bainha sem alterar sua flexibilidade longitudinal; auxiliam na utilização das luvas rosqueadas nas emendas; elevam a aderência entre o concreto da peça e a nata de cimento a ser inserida dentro das bainhas, devido as protuberâncias.

De acordo com Pfeil (1984) as bainhas são usualmente fabricadas com chapas de metal, lisas ou onduladas. Os usos de bainhas onduladas são mais adequados por facilitar as curvas exigidas no projeto. As bainhas necessitam atender as seguintes especificações: resistência e estanqueidade adequadas para impedir a entradas de cimento durante o processo de concretagem da peça; permitir o alongamento dos cabos durante sua protensão, com o atrito diminuído; área adequada para acomodar a cordoalha e a nata de cimento.

O diâmetro interno das bainhas é definido de acordo a atender as seguintes especificações: para fios e cordoalhas, área internas não pode ser inferior a 2,5 vezes a área da seção transversal do cabo de protensão; para barras, diâmetro interno deve ser igual ao diâmetro da barra, acrescido de 10 mm. (PFEIL, 1984)

Figura 5 – Bainhas circulares e achatadas

Fonte: Hamas (2005)

De acordo com Hanal (2005) as bainhas são dutos flexíveis de aço ou de plástico. No caso de se utilizar a aderência posterior, será necessário a utilização de bainhas de aço.

4.4.2. Calda de cimento para injeção

As principais funções da calda de cimento é possibilitar a aderência da armadura de protensão com o concreto e proteger a armadura de protensão do processo de corrosão. A NBR 7681 determina condições especificas para as caldas de cimento a serem inseridas nas bainhas e dutos metálicos. A norma alemã, DIN 4227, dita as seguintes exigências para as natas de injeção: contração volumétrica de no máximo 2%; boa fluidez em todo seu período de injeção; resistência a compressão na faixa de 20 MPa em seus primeiros sete dias e 30 MPa aos 28 dias; não sofrer elevação de volume em caso de congelamento. (VERÍSSIMO; CESAR JR, 1998)

É permitido a utilização de aditivos na calda de cimento, entretanto, o cloro não deve estar presente nem nos aditivos nem no cimento. A quantidade de agua deve ser mínima, coincidindo com uma relação agua/cimento da ordem de 0,35 a 0,44. (VERÍSSIMO; CESAR JR, 1998)

4.4.3. Cordoalhas engraxadas

De acordo com Cauduro (2015) a cordoalha engraxada e plastificada teve sua origem no final da década de 50 devido a necessidade de um sistema de protensão de baixo custo e boa execução. A primeira patente de protensão a ser utilizada se trada de bainhas individuais de plástico cobertas sobre a cordoalha. Para eliminar o risco de corrosão da armadura, era colocado uma graxa especial em volta da cordoalha, anteriormente a inserção da bainha plástica. Essa graxa especial oferece elevada lubrificação entre a bainha plástica e a cordoalha, diminuindo significativamente o coeficiente de atrito de 0,24 em bainhas metálicas para 0,07 em bainhas plásticas.

De acordo com Hanal (2005) as cordoalhas engraxadas se tratam de cordoalhas revestidas de graxa mineiras e polietileno de alta densidade, essa obtida pelo processo de extrusão. São oferecidas no Brasil com os diâmetros nominais de 12,7 e 15,2 mm, de aço CP-190 RB. Seus rolos costumam ter cerca de 2.100 Kg. Apenas uma cordoalha consegue aplicar uma força na faixa de 150 kN.

Figura 6 – Constituição de uma cordoalha engraxada

Fonte: Hanal (2005)

A Fig. 6 demostra graficamente os elementos pertencentes a armadura no concreto protendido, em sua ordem de inserção: cordoalha, graxa e bainha.

4.5. APLICAÇÕES

De acordo com Pfeil (1984) a quantidade de aplicações do concreto protendido é tão elevada, que não é possível cita-las em um único trabalho elementar. Como estruturas de concreto protendido de grande porte, podem ser citados as seguintes estruturas: plataformas marítimas, invólucros de proteção de centrais atômicas, torres de concreto e pontes estaiadas.

De acordo com Bekaert (2018) o concreto protendido pode ser utilizado em quaisquer estruturas que trabalhe tracionada, como lajes, vigas, radies e pisos industriais. A técnica executiva também pode ser utilizada em contenções via tirantes protendidos.

O Museu de Arte de São Paulo Assis Chateaubriand (Masp), teve o concreto protendido utilizado em suas quatro vigas de sustentação a estrutura. A conclusão teve seu encerramento em 1968. (BEKAERT, 2018)

Figura 7 – Museu de Arte de São Paulo Assis Chateaubriand

Fonte: Bonetto (2016)

Devido ao enormes vãos a serem vencidos no Museu de Arte de São Paulo, a protensão das vigas de sustentação foi a solução técnica mais adequada na estrutura.

5. Vantagens e desvantagens

5.1. VANTAGENS

5.1.1. Aspecto econômico

De acordo com Carvalho (2012) as estruturas de concreto protendido conseguem atingir em muitas ocasiões melhor economia se comparada com outros materiais. Em relação as estruturas de aço e madeira, normalmente, a manutenção do concreto protendido é mais simples. Em relação as estruturas de concreto armado convencional, as estruturas de protensão possuem menores ou inexistentes fissuras, ocasionadas nas regiões de maior tração ao longo dos trechos fletidos. Nesse estudo foi comparado o preço unitário dos aços, CA25, CA50 e CA60, usados em estruturas de concreto armado convencional, e os aços, CP175 E CP190, usados em estruturas de concreto protendido. Caso seja levado em consideração apenas o preço unitário do aço, podemos entender que os aços usados na protensão possuem um preço bastante elevado em relação aos do concreto convencional.

Figura 8 – Gráfico com custo das diversas categorias do aço

Fonte: Carvalho (2012)

Entretanto, analisar unicamente o preço unitários do aço se faz insuficiente e irreal. A melhor analise a ser feita é comparar o custo da força desenvolvida por cada um dos aços.

Figura 9 – Custo de tensão desenvolvida pela armadura

Fonte: Carvalho (2012)

De acordo com Pfeil (1984) as estruturas de concreto protendido possuem uma resistência de duas a três vezes superior à do concreto armado convencional. Já os aços de protensão possuem resistência cerca de três a cinco vezes superior à do concreto convencional.

No aspecto econômico, a protensão se faz vantajosa devido ao acréscimo de resistência do concreto ser significativamente superior ao acréscimo de valor do aço de protensão. (PFEIL, 1984)

5.1.2. Diminuição de fissuras

De acordo com Pinheiro (2001) o concreto possui elevada resistência a compressão, porém uma baixa resistência a tração, sendo cerca de 8% a 14% da resistência a compressão. Consequentemente, ocorrerá um processo de fissuração em todas as etapas de carregamento das estruturas, devido aos esforços provenientes da flexão da peça.

Na busca de diminuir ou eliminar as fissuras, é imposto uma força de compressão axial ou excêntrica na peça de concreto. Essa força é exercida através de armaduras de aço pré tracionadas, auxiliando na diminuição das fissuras através da atenuação das forças de tração, essas que ocorrem em sua maior intensidade no meio dos vãos e nos apoios da peça. A ausência de fissuras na peça irá promover mais resistência em relação a flexão, a torção e ao cisalhamento, portando-se elasticamente em seu estado de serviço. (PINHEIRO, 2001)

Apesar dos aços usados na protensão nem sempre atingirem seus níveis máximos de tensão devido as perdas imediatas e ao longo do tempo, a diversas outras vantagens trazidas pela protensão, como, por exemplo, os baixos níveis de fissuração nas peças, característica inexistente em peças de concreto armado convencional. (CARVALHO, 2012)

Ainda de acordo com Carvalho (2012) o concreto protendido disponibiliza vantagens em diversas situações, principalmente em peças fletidas. As principais vantagens trazidas a estrutura são: Peças leves comparadas as do concreto armado convencional; grande durabilidade devido a diminuição da fissuração, desde modo, elevando a resistência de agentes agressivos no contato com a armadura; elevada resistência a incêndios; favorável a pré-moldagem, devido ao menor peso e elevado controle de fissuração; controle das características técnicas do concreto e do aço, devido a ação precoce do aço em seu limite de escoamento na estrutura; tecnologia bastante conhecida em todo país, facilitando a montagem e confecção da estrutura.

5.1.3. Vãos superiores

De acordo com Pfeil (1984) umas das vantagens mais significativas do concreto protendido é permitir vãos de comprimento superiores à do concreto armado convencional, mencionando o fato de que pontes com vigas de concreto armado se limitam a vãos de 30 m ou 40 m de comprimento, enquanto pontos com vigas de concreto protendido já atingiram vãos de até 250 m de comprimento.

5.1.4. Lajes protendidas com cordoalhas engraxadas

De acordo com Loureiro (2006) as vantagens das lajes protendidas sob o ponto de vista estrutural são: As lajes estarão aptas para superar grandes vãos utilizando espessuras de tamanho reduzido e indicando flechas e fissurações reduzidas; A utilização de materiais de resistência elevada, cordoalhas CP 190 RB e concretos com FCK igual ou superior a 30 MPa auxiliam em melhores desempenhos da estrutura, tanto no estado de serviço quanto no estado de limite último; a utilização de materiais de resistência elevada, cordoalhas CP 190 RB e concretos com FCK igual ou superior a 30 MPa auxiliam em melhores desempenhos da estrutura, tanto no estado de serviço quanto no estado de limite último; a cordoalha engraxada possui um coeficiente de atrito muito baixo, auxiliando a redução de perdas por atrito ao longo dos cabos, atingindo uma maior força de protensão; diminuição das armaduras de fretagem devido a individualização das ancoragens, um para cada cordoalha; a cordoalha estará submetida a uma tensão elevada de tração, promovendo o teste prévio das propriedades técnicas do aço e do concreto.

As vantagens das lajes protendidas com cordoalhas engraxadas sob o ponto de vista construtivo são: utilização de pé direitos menores, resultando em uma altura menor da edificação, ideal para a construção de shopping centers devido sua necessidade de superar vãos enormes; flexibilização na utilização do espaços e menor quantidade de pilares, aumenta do espaço livre disponível na edificação; permissão da utilização de pisos de grande comprimento sem juntas de dilatação, devido ao combate a fissuração trazida pela compressão do concreto; simplicidade de execução em diversos aspectos, facilidade na colocação das ancoragens, agilidade no manejo das cordoalhas engraxadas e plastificadas, dispensando o uso de bainhas e descartam o uso da injeção, resultando em uma execução acelerada. (LOUREIRO, 2006)

As vantagens das lajes protendidas com cordoalhas engraxadas sob o ponto de vista econômico são: para vãos superiores a 6.50 m de comprimento, a laje protendida com cordoalhas engraxadas já se fazem uma solução competitiva no mercado, principalmente se levado em consideração as suas vantagens construtivas; a durabilidade das lajes protendidas é elevada devido ao uso de concretos e aços de resistência diferenciada, auxiliando no aspecto econômico sob o ponto de vista da manutenção da estrutura. (LOUREIRO, 2006)

5.1.5. DESVANTAGENS

Segundo Carvalho (2012) as desvantagens do concreto protendido se fazem as mesmas do concreto armado convencional, entretanto, com menor intensidade. As principais desvantagens são: peso final elevado se comparado com estruturas metálicas e de madeira; indispensabilidade de escoramento; tempo de cura do concreto; manutenção complexa em situações de reforma na estrutura; elementos específicos necessários como bainhas e cabos.

5.1.6. Corrosões

De acordo com Pfeil (1984) o aço utilizado na armadura protendida possuem o mesmo tipo de corrosão que as armaduras do concreto armado, denominada corrosão eletrolítica. As cordoalhas sofrem tensões de tração superiores ao do aço usado no concreto armado, portanto, dispõe de uma incidência de corrosão elevada, denominada por “corrosão sob tensão” (stress-corrosion). Esse tipo de corrosão provoca uma fissura transversal na peça, levando a ruptura frágil do material. Tendo em vista a fragilidade do aço protendido em relação a corrosão, essas armaduras podem ser consideradas ultrassensíveis, exigindo métodos de proteção mais rigorosos e eficientes que os usados em armaduras convencionais.

As medidas necessárias ao combate a corrosão das armaduras protendidas são: Especificações para embalagem, transporte e manuseio dos aços, até o momento de sua instalação; especificações para proteção física e mecânica do aço protendido; limitação no uso de aditivos; espessuras de cobrimento superiores as utilizadas no concreto armado convencional; adição de armaduras complementares, para o controle de fissuração do concreto. (PFEIL, 1984)

5.2. Elevado controle de execução

De acordo com Bekaert (2018) a execução da técnica construtiva concreto protendido necessita de um domínio da técnica, exigindo profissionais com experiência em projetos estruturais relacionados a protensão e empresas especializadas em serviços de protensão. Os equipamentos e acessórios para a protensão de aço devem possuir elevado controle tecnológico, garantindo a execução adequada da protensão. Além disso, é fundamental a conciliação das instalações elétricas e hidros sanitárias com a estrutura, evitando a perfuração das cordoalhas posteriormente.

6. Considerações finais

O desenvolvimento deste estudo possibilitou um conhecimento maior do concreto protendido como uma técnica construtiva eficiente e útil. Além disso, permitiu difundir as vantagens e desvantagens técnicas trazidas pela protensão do aço nas estruturas de concreto armado, expandindo o conhecimento por traz da protensão de forma clara, objetiva e direta.

O segundo capitulo tem o principal objetivo de conceituar os elementos referentes ao concreto protendido, tanto por meio das NBRs como por meio de autores conceituados no ramo de protensão.

O terceiro capitulo tem o principal objetivo de demostrar os tipos de protensão existentes, esclarecendo suas especificidades e diferenças estre ambos. Além disso, foi demostrado os principais materiais indispensáveis na confecção do concreto protendido, com suas eventuais características e variações físicas.

O quarto capitulo tem o principal objetivo de demostrar as vantagens e desvantagens trazidas pela utilização do concreto protendido, tanto no aspecto econômico quanto no aspecto de eficiência da estrutura protendida.

Ao fazer um substancial analise sobre o concreto protendido, verificou-se diversos elementos fundamentais a sua criação e diversas maneiras distintas de se protender o aço em uma estrutura. A obtenção das vantagens e desvantagens atribuídas a essa técnica construtiva também foi fundamental para esclarecer os motivos que podem levar a sua utilização ou desuso nas obras de todo Brasil.

Dada à importância de técnicas construtivas eficientes e econômicas na construção civil atualmente, é necessário gradativamente divulgar essas técnicas e incentivar o seu uso, popularizando-a no mercado contemporâneo. A estrutura metálica também se faz uma técnica construtiva interessante sob o ponto de vista econômico e eficiência, relevante a ser estudado em trabalhos futuros devido a suas qualidades técnicas e seu baixo uso nas construções comparado ao uso do concreto armado convencional.

7. REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2004.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 7482 – Fios de aço para estruturas de concreto protendido – Especificação. Rio de Janeiro, 2008.

BASTOS, Paulo Sérgio dos Santos. Concreto protendido. Universidade Estadual Paulista – Faculdade de Engenharia. 2018.

CARVALHO, Roberto Chust. Estruturas em concreto protendido. São Paulo: Pini, 2012.

CAUDURO, Eugenio Luiz. Em favor da leveza. Revista Téchne, Jan/Fev 1997, nº 26.

HANAL, João Bento de. Fundamentos do concreto protendido. Universidade de São Paulo – Escola de engenharia de São Carlos. 2005.

ISAIA, G. C. Concreto: Ensino, Pesquisa e Realizações. São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto, 2v, 2005.

LOUREIRO, Giordano José. Projeto de lajes protendidas com cordoalhas engraxadas. Anais do VI Simpósio EPUSP sobre Estruturas de Concreto, Fortaleza, p. 1734-1755, 2006.

PFEIL, Walter. Concreto protendido. LTC Editora, Rio de janeiro, 1984.

PINHEIRO, Libânio M. Fundamentos de Concreto e Projeto de Edifícios. Universidade de São Paulo – Escola de engenharia de São Carlos, 2004.

VERÍSSIMO, Gustavo de Souza; JUNIOR, Kléos M Lenz César. Concreto protendido – Fundamentos básicos. Universidade Federal de Viçosa, 1998.


Publicado por: Gabriel Barbosa Fernandes

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