Análise do concreto protendido na construção civil

BARBIERI, Romano Junior Silva1 DA ROSA, Adair

DOS SANTOS, Ivan Ferreira Pinto SOUSA, Bismark

VIEIRA, Rafael Vinicius

RESUMO

O concreto protendido traz consigo inovações arquitetônicas, possibilitando a produção de projetos mais ousados antes impossíveis pelas limitações do concreto convencional. As vantagens da protensão são inúmeras e justificam seu emprego mundialmente para a execução de projetos arquitetônicos convencionais e arrojados de pequeno, médio e grande porte. Neste artigo serão citadas obras que usaram o concreto protendido, algumas recentes e importantes para Belo Horizonte. Será também explicado como se aplica a protensão ao concreto e a tecnologia usada para que isso aconteça.

PALAVRAS-CHAVE: Concreto, protensão, cordoalha, viga, estrutura.

1 – INTRODUÇÃO

Protender uma estrutura de concreto, além de elevar ao máximo a sua performance,

trabalhando a melhor característica do concreto, a resistência à compressão, diminui

ou até elimina os poros e fissuras de retração do concreto, protegendo a armadura e

aumentando a vida útil do concreto.

Segundo Veríssimo e César Jr (1998), a utilização de estruturas de concreto

protendido consagrou-se no Brasil, nas últimas décadas, como técnica construtiva.

Esse fato pode ser comprovado por meio do grande número de obras civis

realizadas, desde silos e tanques, passando por pontes e viadutos, até edifícios de

todos os tipos, incluindo obras com mais de 40 anos.

1 Alunos do primeiro período do curso de Engenharia Civil, do Centro Universitário Newton Paiva.

Orientador: Professor José Francisco Vilela Rosa.

2

A protensão do concreto resulta em estruturas com baixa ou nenhuma necessidade

de manutenção ao longo de sua vida útil, além de permitir outras características que

serão mostradas neste artigo.

Este trabalho teve como objetivo pesquisar sobre concreto protendido e apresentar o

conceito, funcionamento, usos e vantagens deste concreto de alto desempenho

utilizado em obras recentes e importantes para Belo Horizonte, tais como as

edificações da Cidade Administrativa de Minas Gerais e o Boulevard Arrudas.

Por que protender? Segundo a Rudloff (2011):

Protender uma estrutura de concreto é fazer uso de uma tecnologia inteligente, eficaz e duradoura. Inteligente, pois permite que se aproveite ao máximo a resistência mecânica dos seus principais materiais constituintes, o concreto e o aço, reduzindo assim suas quantidades; eficaz, devido à sua superioridade técnica sobre soluções convencionais, proporcionando estruturas seguras e confortáveis; duradoura, porque possibilita longa vida útil aos seus elementos. [...] As vantagens da tecnologia são diversas e justificam o seu emprego mundialmente, para a execução de projetos arquitetônicos convencionais e arrojados, em obras de pequeno, médio e grande porte.

Este artigo foi formulado com base em pesquisas bibliográficas em obras literárias

que tratam do assunto, sites de empresas especializadas e conceituadas no

mercado, bem como pesquisa de campo em visita técnica realizada à obra em

andamento do Boulevard Arrudas em Belo Horizonte – MG.

2 - CONCEITO DE PROTENSÃO

No dicionário Aurélio, citado por Veríssimo e César Jr (1998), encontra-se a seguinte

definição para a palavra protensão: “Processo pelo qual se aplicam tensões prévias

ao concreto.” A definição está correta, entretanto o significado de protensão é bem

mais amplo, pois na engenharia a protensão é aplicada a peças estruturais e

materiais de construção.

Pode-se ilustrar o princípio da protensão por meio de um exemplo clássico bastante

significativo, antes de abordar a protensão no concreto propriamente dito.

3

Imagine, por exemplo, a situação em que uma pessoa carrega um conjunto de livros

na forma de uma fila horizontal, conforme demonstra a figura 1. Para que os livros

sejam levantados, sem que caiam, é necessário aplicar uma força horizontal de

forma que sejam comprimidos uns contra os outros, produzindo assim forças de

atrito capazes de superar o peso próprio do conjunto.

Figura 1- Introdução de um estado prévio de tensões numa fila de livros

Fonte: Concreto protendido: Fundamentos básicos. 4. ed. 1998. pag. 1.

3 – A PROTENSÃO APLICADA AO CONCRETO

Sabe-se que o concreto tem resistência à tração várias vezes inferior à resistência à

compressão e que medidas são necessárias para evitar ou controlar a fissuração.

Então, segundo Hanai (2005), “a protensão pode ser empregada como um meio de

se criar tensões de compressão prévias nas regiões onde o concreto seria

tracionado em consequência das ações sobre a estrutura.”

Além disso, segundo Hanai (2005), a protensão é utilizada como meio de

solidarização de partes menores de concreto armado para compor sistemas

estruturais, lembrando o exemplo da fila horizontal de livros, pode-se concluir pela

viabilidade de se compor uma viga de concreto protendido, a partir de "fatias" ou

aduelas pré-moldadas de concreto armado conforme ilustrado na figura 2.

Para esse caso, recorre-se a um sistema de protensão que possibilite a introdução

da armadura que vai produzir a força normal necessária, assim como a ancoragem

dessa armadura nas extremidades da viga.

4

Figura 2 - Uma viga de elementos pré-moldados de concreto

Fonte: Fundamentos do concreto protendido. 2005. pag. 4.

4 – TIPOS DE PROTENSÃO

A seguir serão descritos os três principais tipos de protensão, definidos pelo modo

de obtenção da protensão e pela existência ou não de aderência da cordoalha de

protensão ao concreto, conforme indicado por Buchaim (2007).

4.1 – PROTENSÃO COM ADERÊNCIA INICIAL

Esse tipo de protensão é obtido em pistas de protensão, na fabricação de peças pré-

moldadas e é também chamado de protensão com aderência direta.

Para a execução desse tipo, são utilizados fios ou cordoalhas de aço especial,

estirados ao ar livre com o auxílio de macacos hidráulicos, apoiados em blocos na

cabeceira da pista (Figura 3). O concreto então é moldado em formas com as

cordoalhas embutidas e após o suficiente ganho de resistência do concreto, os fios

ou cordoalhas são liberados, ficando diretamente em contato com o concreto,

aderidos apenas pelo atrito. Segundo Buchaim (2007), “essa operação visa liberar a

5

pista para nova utilização e também diminuir a relaxação sob o alongamento

constante da armadura.”

Figura 3 - Esquema de uma pista de protensão típica

Fonte: Concreto protendido: Fundamentos básicos. 4. ed. 1998. pag. 7.

Esse é o tipo empregado na protensão das vigas transversais instaladas sobre o

ribeirão Arrudas em Belo Horizonte – MG (Figura 4), a fim de vencer o largo vão de

aproximadamente 18 metros de largura e proporcionar estrutura capaz de suportar

as pistas para tráfego de veículos, pavimentadas sobre elas, segundo Fonseca e

Máximo (2011), engenheiros que atuam na obra do Boulevard Arrudas.

Figura 4 - Lançamendo de uma viga de concreto protendido - Bouleverd Arrudas - Belo Horizonte - MG

Fonte: Diário do Comércio, 2011 Disponível em http://www.diariodocomercio.com.br/upload.php?acao=getFileContent&id=29320.

6

4.2 – PROTENSÃO COM ADERÊNCIA POSTERIOR

Nesse caso, a operação de protensão é feita após endurecimento do concreto e as

peças são preparadas com bainhas metálicas corrugadas, dentro das quais são

embutidos os cabos a protender, antes ou após a concretagem. Após a protensão,

as cordoalhas são ancoradas em dispositivos próprios, peças ou blocos e é feita

então a injeção de nata de cimento no interior da bainha a fim de expulsar o ar do

seu interior, proteger os cabos contra corrosão e obter a aderência dos cabos com a

bainha que, por sua vez, já está aderida ao concreto circundante, conforme Buchaim

(2007), e ilustrado pelas figuras 5 e 6.

Figura 6 - Exemplo de ancoragem com cunhas de aço

Fonte: Fundamentos do concreto protendido. 2005. pag. 9.

4.2 – PROTENSÃO SEM ADERÊNCIA

Esse tipo é semelhante ao anterior, com a diferença que a proteção das cordoalhas

são feitas com injeção de graxa nas bainhas. Assim, para Buchaim (2007), não

havendo aderência, o cabo pode deslizar dentro da bainha e também sob a ação

dos demais carregamentos.

Há vantagens na aplicação desses cabos e dentre elas pode-se destacar a

facilidade de disposição dos cabos e das operações de protensão e ancoragem. As

lajes resultantes são mais esbeltas, permitindo maiores vãos para uma mesma

Figura 5 - Protensão posterior

7

espessura. Segundo Buchaim (2007), os deslocamentos permanentes são reduzidos

e a fissuração em carga é diminuída ou eliminada e não há problema de fadiga, por

causa da pequena oscilação de tensão, decorrente da pequena oscilação de carga

útil.

Todos os tipos de concreto protendido acima descritos foram empregados em

diferentes situações nas edificações e estruturas da Cidade Administrativa de Minas

Gerais, sendo que se destaca o palácio do governo, projetado por Oscar Niemeyer e

possui atualmente o maior vão livre e suspenso (147 metros de comprimento e 26

metros de largura) do mundo, possível graças ao uso concreto protendido, conforme

ilustrado pelas figuras 7 e 8.

Figura 7 - Visão sob o edifício Sede do Governo de MG

Fonte: Cimento Itambé, 2011 Disponível em http://www.cimentoitambe.com.br/massa-cinzenta/cidade-administrativa-em-mg-abrigara-o-maior-predio-suspenso-do-mundo/.

8

Figura 8 - Esquema de uso dos cabos de protensão

Fonte: Arquivo pessoal

5 – CONSIDERAÇÕES FINAIS

Protender estruturas de concreto, especialmente aquelas sob flexão e submetidas a

esforços rigorosos, traz muitas vantagens em função do uso de aços de alta

resistência e o fato de melhor o desempenho do concreto, fazendo o concreto

protendido vencer cargas e formas impossíveis ao concreto convencional.

As vantagens são; maiores vãos para uma mesma altura de seção, limitação ou

eliminação de fissuras que melhoram a vida útil do concreto, pois o torna

praticamente estanque e elimina a corrosão da armadura, além de estruturas mais

leves pela melhor disposição da armadura e menor quantidade de aço.

A contrapartida é a exigência de mão-de-obra especializada com domínio das

técnicas de protensão e a compreensão clara do projeto para execução e controle

tecnológico.

9

REFERÊNCIAS

BUCHAIM, Roberto. Concreto protendido: Tração axial, flexões simples e força cortante. Londrina: Eduel, 2007. HANAI, João Bento de. Fundamentos do concreto protendido. São Carlos: USP, 2005. RUDLOFF. Por que protender. Disponível em: http://www.rudloff.com.br/conteudo/texto/tx_concreto_html.htm. Acesso em: 12 mar. 2011. VERÍSSIMO, Gustavo de Souza; CÉSAR Jr, Kléoz M Lenz. Concreto protendido: Fundamentos básicos. 4. ed. 1998. 78 f. Departamento de Engenharia Civil – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 1998. .