O que é concreto protendido?
O concreto protendido começou a ser desenvolvido ainda no século 18, mas só obteve sucesso – e começou a se popularizar – dois séculos mais tarde. Basicamente, baseia-se em um aço de protensão tracionado e ancorado antes ou depois da concretagem, sendo essa uma questão que varia de acordo com o método a ser utilizado.
O motivo do surgimento dessa técnica veio da necessidade de eliminar do concreto as limitações de resistência à tração. Para isso, aplicando previamente ao concreto um conjunto de forças especiais ou forças de protensão.
Sendo assim, entende-se como conceito do concreto protendido quando o aço dos varões é pré-tracionado por fôrma, criando uma força que irá colocar compressão no concreto. Essa compressão irá compensar posteriormente uma parte da tração que o betão está sujeito quando carregado. Esse método aumenta de forma substancial a resistência do concreto.
O número de aplicações do concreto protendido é imenso. O que significa que é sempre possível encontrar maneiras diferentes de se usar a protensão.
Podem ser citadas, por exemplo, as estruturas protendidas de grande porte – como plataformas marítimas de exploração de petróleo ou gás –, invólucros de proteção de centrais atômicas, torres de concreto, viadutos, passarelas, parques eólicos e pontes, além de construções habitacionais e corporativas.
É comum, ainda, a utilização de tirantes de ancoragem protendidos em obras de terra, como cortinas atirantadas, estruturas de contenção, barragens, entre outras.
Além disso, o concreto protendido é utilizado, também, em lajes e pisos de edifícios. Principalmente quando há a necessidade de grandes vãos livres, fazendo com que as lajes cogumelo protendidas sejam uma ótima opção. Estruturas cilíndricas, como silos e reservatórios, também contam com a protensão.
Qual a importância da protensão para o concreto?
Se a ideia é melhorar a resistência do material – e, com isso, minimizar os impactos das ações externas –, a protensão passa a ser de extrema importância para reduzir as chances de fissuras em uma construção.
Uma vez que o concreto não apresenta propriedades de compressão e tração semelhantes, é necessário melhorar o comportamento justamente por meio da protensão aplicada nas regiões em que ocorrem as tensões de tração.
A seguir estão outras situações que expõem toda a importância da protensão para o concreto:
- O artifício da protensão desloca a faixa de trabalho do concreto para o âmbito das compressões, nas quais o material é mais eficiente;
- Uma parte substancial da seção não contribui para a inércia do elemento, mas com a protensão aplicam-se tensões prévias de compressão nas partes tracionadas. Desse modo, pela manipulação das tensões internas, pode-se obter a contribuição da área total da seção para a inércia do elemento;
- Melhora o comportamento para solicitações de flexão. No caso de vigas, também contribui em relação ao cisalhamento;
- Ensaios realizados com vigas protendidas, sujeitas a cargas repetidas, mostram que essas vigas mantêm as características de comportamento após a atuação de um grande número de ciclos de carregamento.
É muito comum a utilização de peças pré-moldadas de concreto protendido. Essa utilização da protensão em pré-moldados, associada com concretos de alta resistência, traz uma série de benefícios.
Exemplificando, a protensão permite que, no caso de peças fletidas, toda a seção trabalhe sob compressão, de forma que o aproveitamento da capacidade resistente da seção seja muito maior do que nas peças de concreto armado.
Esse fato, associado à alta resistência característica do concreto à compressão, permite produzir peças mais esbeltas, consequentemente mais leves.
Outro benefício sugere que a força de protensão mantém as eventuais fissuras fechadas, garantindo uma melhor proteção das armaduras contra a corrosão. No caso de uma solicitação incidental maior que a prevista no projeto, cessada a carga, as fissuras formadas se fecham sob a ação da protensão.
É de conhecimento geral que muitas indústrias brasileiras de pré-moldados de concreto dominam a tecnologia do concreto protendido. Com isso, produzem postes, pilares, painéis, vigas, reservatórios, silos, entre outros produtos.
Um grande exemplo nacional do uso do concreto protendido é a Ponte Rio-Niterói. Essa imponente construção possui vigas de até 90 metros de extensão apoiadas sobre os pilares. São 1.152 vigas de concreto protendido e protensão mediante 43.000 cabos de aço.
Quais os tipos de concretos protendidos?
Quando o concreto protendido passou a ser utilizado em todo o mundo, surgiram vários processos de protensão patenteados. Somente a Alemanha chegou a ter 20 processos registrados.
Hoje, são três os tipos de concretos protendidos – ou maneiras de executar a protensão – existentes: pós-tracionado aderente, pós-tracionado não aderente e pré-tracionado. A seguir, conheça mais sobre cada um deles.
Pós-tracionado aderente (com aderência posterior)
Trata-se de um tipo de concreto protendido no qual o pré-alongamento da armadura ativa é feito após o endurecimento do concreto. Nesse caso, utilizam-se como apoio partes do próprio elemento estrutural, criando, posteriormente, aderência com o concreto de modo permanente, por meio da injeção das bainhas.
A protensão com aderência posterior tem uma larga utilização, sobretudo em obras como pontes, barragens, grandes reservatórios de água, contenção de taludes e coberturas de grande vão. Pela flexibilidade, é possível aplicá-la em quase todo o campo da construção civil.
Pós-tracionado não aderente (cordoalhas engraxadas)
Assim como o anterior, trata-se de um tipo de concreto protendido no qual o pré-alongamento da armadura ativa é feito após o endurecimento do concreto. Utilizam-se como apoio partes do próprio elemento estrutural.
Mas, nesse caso, não é criada aderência com o concreto, e a armadura fica ligada ao concreto apenas em pontos localizados. É indicado para obras comerciais e residenciais, nas quais a fundação é do tipo radier.
As cordoalhas são de fácil manuseio. Elas possuem colocação e fixação sem dificuldades, sendo facilmente desviadas de obstáculos. Esse processo já é utilizado desde a década de 60 nos Estados Unidos. No Brasil, foi introduzido em meados de 1996. A execução bem realizada é fundamental para que se alcancem os desempenhos desejados.
Pré-tracionado (fios aderentes)
Trata-se de um tipo de concreto protendido no qual o pré-alongamento da armadura ativa é feito com a utilização de apoios independentes do elemento estrutural, antes do lançamento do concreto.
Assim, a ligação da armadura de protensão com os referidos apoios é desfeita após o endurecimento da mistura. A ancoragem das armaduras no concreto é feita por aderência.
Quando os apoios são liberados, ou simplesmente se corta a armadura distendida, ela tende a voltar ao diâmetro sem carga. O aumento do diâmetro mobiliza atrito no concreto, o que auxilia na ancoragem.
A tendência de retorno ao comprimento original é impedida pela aderência da armadura ao concreto, resultando na compressão do concreto (protensão do elemento).
Quais as grandes vantagens e desvantagens de se usar esse concreto?
Vantagens do concreto protendido
Entre as vantagens de usar o concreto protendido, podem ser citados, primeiramente, a economia financeira e o menor impacto ao meio ambiente. Os aumentos percentuais de preços são muito inferiores aos acréscimos e resistência utilizáveis, tanto para o concreto quanto para o aço de protensão.
No caso dos pré-moldados, o protendido, por ser mais leves, ainda influencia no transporte, gerando menor consumo de combustível. Por serem peças pré-fabricadas, ainda passam por processos controlados de manufatura, sem desperdícios de materiais e mão de obra.
Entre outras vantagens, o concreto protendido:
- Reduz as tensões de tração provocadas pela flexão e pelos esforços cortantes;
- Reduz a incidência de fissuras;
- Reduz as quantidades necessárias de concreto e de aço, devido ao emprego eficiente de materiais de maior resistência;
- Permite vencer vãos maiores que o concreto armado convencional. Para o mesmo vão, permite reduzir a altura necessária da viga;
- Facilita o emprego generalizado de pré-moldagem, uma vez que a protensão elimina a fissuração durante o transporte das peças;
- Permite peças pré-moldadas com melhor desempenho estrutural, maiores densidades e controle de deformações;
- Durante a operação de protensão, o concreto e o aço são submetidos a tensões. Em geral, superiores as que poderão ocorrer na viga sujeita às cargas de serviço. A operação de protensão constitui, neste caso, uma espécie de prova de carga da viga;
- Em relação às estruturas de aço e de madeira, apresentam a vantagem de necessitarem de manutenção mais simples e barata;
- Permite projetos arquitetônicos ousados, como o museu de Arte Contemporânea de Niterói.
Para finalizar, em relação à segurança, os especialistas afirmam que as características e normas aplicadas nas edificações construídas com concreto protendido garantem a qualidade e proteção das obras.
Desvantagens do concreto protendido
Em relação às desvantagens do uso do concreto protendido, podem ser destacados:
- Dificuldade, em algumas situações, para execução de reformas;
- Necessidade de colocação de elementos específicos: bainhas, cabos, etc.;
- A colocação dos cabos de protensão deve ser feita com maior precisão de modo a garantir as posições admitidas no cálculo;
- Necessidade de escoramento e tempo de cura para peças moldadas no local;
- Perdas de protensão imediatas e progressivas;
- Além da corrosão eletrolítica, as armaduras protendidas apresentam corrosão sob tensão;
- Controle de execução mais rigoroso;
- As operações de protensão exigem equipamento e mão de obra especializada, com controle permanente dos esforços aplicados e dos alongamentos dos cabos;
- Comparado às estruturas metálicas e de madeira, o peso final é relativamente alto.
Qual a diferença entre concreto armado e protendido?
Como o próprio nome já sugere, o concreto armado é aquele que possui uma estrutura de aço por dentro. Enquanto o concreto protendido, além de possuir aço no interior, também possui cabos de aços tracionados e ancorados no próprio concreto, aumentando a resistência.
Vale ressaltar, também, que as resistências utilizadas no concreto protendido são de duas a três vezes maiores do que as utilizadas em concreto armado. E os aços nos cabos de protensão têm resistência três a cinco vezes superiores à dos aços usuais do concreto armado.
Conclui-se, então, que o concreto protendido é mais indicado para obras grandes e complexas, como pontes, shopping centers e edifícios que necessitem de grandes vãos entre pilares e pisos industriais, por exemplo. Isso, tanto pelo fato de o material ser mais resistente quanto pela diminuição das chances de surgirem rachaduras ou fissuras.
Graças ao concreto protendido, obras como a do renomado Museu de Arte de São Paulo (MASP) foram possíveis. Aliás, o uso vale também em caso de empreendimentos com algum tipo de problema que demande manutenção.
Já para obras de fácil execução e que não sejam expostas a ambientes agressivos (caso de prédios expostos à água do mar, por exemplo), o concreto armado passa a ser uma opção interessante. Afinal, ele oferece mais economia ao projeto.
A economia ocorre porque a matéria-prima é mais barata, tem vida útil alta, acelera o processo de construção e não exige mão de obra especializada.
Agora, aproveite para compartilhar suas informações e dúvidas com relação ao concreto protendido. E continue seguindo nossas publicações para ficar ainda mais por dentro dos assuntos relacionados à construção civil.