NOÇÕES BÁSICAS SOBRE CONCRETO PROTENDIDO

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1 NOÇÕES BÁSICAS SOBRE CONCRETO PROTENDIDO Por Guilherme Laini L2 Projeto Estrutural Para entender melhor o que é o concreto protendido, vamos repassar alguns conceitos básicos sobre as estruturas de edificações. 1. ENGENHARIA ESTRUTURAL A Engenharia Estrutural é a responsável pela elaboração de um projeto de estrutura que deve manter o edifício em pé e estável, suportando o peso das paredes, revestimentos, pisos, móveis, carros, usuários e tudo mais que estiver dentro do edifício, além do peso próprio da estrutura e da força exercida pelo vento. Seu desafio é garantir a segurança da edificação consumindo o mínimo de materiais. Existem diversas opções de sistemas estruturais que podem compor uma estrutura, dentre elas podemos citar: estruturas metálicas, alvenaria estrutural, concreto armado e concreto protendido. 2. CONCRETO ARMADO O concreto armado é utilizado em larga escala no mundo todo, sendo o sistema estrutural mais utilizado no Brasil. Chamamos de Concreto a mistura de cimento, areia, brita e água, sendo que sua resistência depende da quantidade de cada um desses elementos na mistura, chamada de traço. É um material frágil, o que significa que tem excelente resistência à compressão e pouca resistência à tração. Ou seja, precisaríamos apertar uma peça de concreto com muita força para rompê-la, e precisaríamos esticar a mesma peça com muito menos força para rompê-la. Quando esticamos uma peça de concreto ela se rompe de forma abrupta, se estilhaçando, chamada de ruptura frágil. Para melhorar a resistência aos esforços de tração, adicionamos barras de aço ao concreto, que chamamos de armaduras. Daí o termo concreto armado. O aço possui excelente resistência à tração (centenas de vezes mais que o concreto), e é um material dúctil. Ser dúctil significa que ao tracionarmos (esticarmos) uma barra de aço ela vai se alongando até se tornar um fio. Chamamos o aço existente no concreto armado de armadura de passiva, pois ela apenas reage aos esforços exercidos pelo carregamento da estrutura. A imagem a seguir apresenta o esquema de uma viga de um edifício sob a atuação de cargas de utilização.

2 Esquema de esforços em uma viga. laboratório: A imagem abaixo ilustra o conceito acima através do ensaio de uma viga em Ensaio de viga em laboratório. Podemos ver na imagem que as fibras superiores não fissuraram, pois estão comprimindo o concreto e as fibras inferiores do concreto fissuraram, pois estão sofrendo esforços de tração, que o concreto não resiste. A peça só não colapsou devido à existência das armaduras, que estão absorvendo estes esforços. 3. CONCRETO PROTENDIDO O concreto protendido pode ser considerado uma variação do concreto armado, a diferença é que adicionamos uma nova armadura ao concreto, denominada armadura ativa. A armadura protendida é considera ativa pois é dimensionada

3 para aplicar tensões no concreto (e não apenas reagir), que atuarão no sentido contrário às tensões que o carregamento da estrutura exercerá. O conceito de protensão pode ser definido como a aplicação de tensões (ou forças) em um elemento estrutural com o objetivo de aliviar ou neutralizar as tensões devidas à sua carga de utilização. Um exemplo clássico deste conceito é ilustrado na figura abaixo: Ao tentarmos levantar um conjunto de livros dispostos lado a lado temos de exercer uma força de compressão ao conjunto (apertá-los uns contra os outros), que seja suficiente para que o atrito entre as capas dos livros equilibre seus pesos. É exatamente isto que faremos ao concreto através dos cabos protendidos. As primeiras aplicações da protensão na engenharia estrutural datam do início do século XX, sendo esta tecnologia desenvolvida pelo engenheiro francês Eugène Freyssinet. No Brasil, a primeira obra protendida foi a ponte do Galeão, no RJ, em A solução tem sido utilizada em maior escala na construção civil brasileira a partir de 1995, principalmente no nordeste, com a chegada das cordoalhas engraxadas. Nas estruturas de edifícios utilizam-se, majoritariamente, as cordoalhas engraxadas, que são compostas por fios de aço de alta resistência entrelaçados, cobertos por uma camada de graxa e uma camada de plástico de alta resistência, como pode ser visto nas imagens abaixo: Detalhe da cordoalha engraxada. Cordoalha engraxada.

4 Para que as tensões sejam exercidas no concreto, as cordoalhas são posicionadas na estrutura em perfis curvos, conforme se deseja que as forças de protensão atuem. Nas pontas dos cabos (cordoalhas) são montadas ancoragens, que tem a função de transferir ao concreto os esforços gerados por eles. Ancoragem de cordoalha engraxada. Em uma das pontas do cabo, é deixado um pedaço para fora da estrutura. Após a concretagem da estrutura, quando o concreto atingir a resistência necessária (geralmente ao 3º dia), os cabos são puxados com um macaco hidráulico, pela ponta que ficou para fora, e posteriormente esta ponta é cortada. Macaco hidráulico protendendo uma cordoalha.

5 Quando o macaco solta o cabo, este tenta voltar ao seu comprimento original, mas as ancoragens não permitem, através de um sistema de cunhas que impedem a movimentação do cabo, exercendo uma compressão no concreto. Detalhe das cunhas nas ancoragens. Como o cabo é colocado com um perfil curvo dentro do concreto, ao puxarmos ele tenta ficar retilíneo e o concreto o impede, portanto a estrutura sofre uma deformação no sentido contrário ao da curvatura do cabo. Viga deformada após a protensão. Portanto, a protensão é um artifício que permite inserir esforços ao concreto com o objetivo de contrapor os esforços gerados pelo carregamento da estrutura. Como o regime de serviço da estrutura protendida trabalha em tensões bem menores que as do concreto armado convencional, podemos reduzir as quantidades de concreto e

6 aço necessárias para um mesmo caso de concreto armado, ou ainda podemos elaborar estruturas com vãos entre pilares bem maiores que aquelas possíveis com concreto armado convencional. 4. VANTAGENS DA PROTENSÃO Possibilidade de vencer vãos maiores com estruturas mais esbeltas, o que permite maior liberdade arquitetônica e redução do número de pilares, o que pode ser interessante para a modulação da estrutura em função das vagas de estacionamento. Possibilidade de trabalhar com lajes de menor espessura, suprimindo o uso de vigas, o que permite redução na altura total da edificação, carga nas fundações, facilita as instalações e não engessa o layout dos ambientes. Maior velocidade na desforma e retirada de escoramentos, possibilitando ganhos significativos no tempo de execução da obra. Redução de deformações e fissuração das estruturas. Economia em relação às estruturas em concreto armado em vãos superiores a 7 metros. Centro Executivo Jourdan, Construtora NEST, em Jaraguá do Sul/SC. Projeto L2 Projeto Estrutural. Vão de 8,22 metros entre pilares e balanço de 3,60 metros.