Concreto protendido: quais as vantagens e desvantagens do uso?

O concreto protendido é uma das técnicas mais alinhadas à resistência de construções mais robustas. Uma de suas vantagens é minimizar as fissurações e deslocamentos nas estruturas elevando a vida útil dos materiais e da obra. Com preparação e especialização, é possível utilizar o método para reduzir custos e construir com competitividade

“Onde houver tração, que se leve a protensão.” O ensinamento vem do doutor em engenharia de estruturas Roberto Chust Carvalho e demonstra, de início, qual é a principal característica do concreto protendido: reduzir ao máximo os efeitos das tensões de tração sobre as estruturas.

Conhecer melhor essa técnica é importante para todos os integrantes da cadeia da construção civil, como arquitetos, projetistas estruturais, construtoras e empreiteiras.

Quer entender melhor sobre o assunto? Com ajuda de Eugênio Luiz Cauduro, consultor em protensão e métodos construtivos, o objetivo deste artigo é auxiliá-lo a encontrar a melhor solução para o seu empreendimento.

Confira a seguir quais são as características principais desse método!

O que é o concreto protendido?

O concreto protendido consiste na utilização de armadura ativa, que comprime previamente a estrutura com o objetivo de minimizar ou anular a fissuração e os deslocamentos dela.

Para compreender melhor a técnica, primeiro é preciso entender o que é a armadura ativa. A explicação mais elaborada vem da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que trata do tema na NBR 6118/2014, definindo a armadura ativa como aquela “constituída por barras, fios isolados ou cordoalhas, destinada à produção de forças de pro-tensão, isto é, na qual se aplica um pré-alongamento inicial”.

Essa armadura ativa é um aço de resistência (fios ou cordoalhas para concreto protendido), cuja 3 a 4 vezes maior do que a da armadura passiva, conhecida como vergalhão.

Qual é a diferença entre concreto armado e concreto protendido?

A principal distinção entre concreto armado e protendido ocorre quanto ao método utilizado para resistir às tensões de tração.

No concreto armado, ocorre a adesão do aço para equilibrar os esforços de tração, que provocam as deformações e fissuras. Nesse processo, é utilizada a armadura passiva, ou seja, aquela em que não se produz forças de protensão (alongamento prévio).

O concreto protendido, por sua vez, utiliza a armadura ativa, sujeita ao pré-alongamento, que provoca a protensão. Isto é, a compressão prévia da estrutura para minimizar ou anular as tensões de tração.

Como surgiu o concreto protendido e como foi sua evolução?

Quando falamos em concreto protendido, podemos definir sua evolução como um passo à frente do concreto armado. Eugênio faz essa definição muito bem:

“O concreto armado é uma solução interessante, pois o aço (vergalhão) adere muito bem ao concreto e os dois materiais trabalham conjuntamente. O concreto tem muito boa resistência à compressão, enquanto o aço tem ótima resistência à tração.

Assim, vigas e lajes têm condições de suportar cargas desde que os dois materiais estejam colocados nas regiões adequadas: o concreto na região comprimida do elemento e o aço na região tracionada. O concreto armado reage à ação das cargas.

Ao se introduzir no concreto armado um aço para protensão, que é tensionado (tracionado como um elástico), forma-se o concreto protendido (pré-tensionado).

Esse aço tensionado, que introduz no concreto armado uma tensão de compressão inicial, é um material que age no elemento antes de atuarem as cargas. Essa compressão inicial faz que todas as seções de concreto trabalhem e o resultado disso é uma grande economia de materiais.”

A solução da estrutura de concreto protendido foi desenvolvida para possibilitar construções capazes de vencer vãos médios a grandes, que precisem suportar grandes cargas.

Principalmente, é utilizado em pontes, viadutos, passarelas, piscinas, reservatórios, até construções mais comuns como edifícios e galpões.

Qual é a diferença entre armaduras pré e pós-tracionadas?

Eugênio citou o tensionamento acima, caracterizado como tracionamento do elástico. No concreto protendido, isso pode ser feito de duas maneiras:

Armadura pré-tracionada

Segundo o especialista, “a pré-tracionada é com aderência inicial, ela é usada em indústria de pré-fabricação“. É utilizada em processos industriais para produção em linha. Ele explica melhor:

“Por exemplo, um cabo de protensão vai desde uma cabeceira à outra, em uma pista de protensão, que nas suas extremidades possui uns perfis cravados no chão. São esses perfis que seguram inicialmente a força de protensão.

Os operadores estendem a cordoalha  entre os dois perfis com o macaco hidráulico, tracionam o aço e o esticam na tensão máxima que ele admite, esticado como um elástico. O resto da viga fará força para voltar para o tamanho original, comprimindo o concreto para sempre.

Depois que o fio é esticado, fecha-se a forma, de um lado e do outro, põe-se o resto de armadura, o vergalhão e concreta-se.  O concreto envolve e adere ao aço e eles trabalham juntos.”

Armadura pós-tracionada

Enquanto a armadura pré-tracionada é utilizada mais na pré-fabricação de estruturas, a pós-tracionada é aquela desenvolvida durante a obra. A tensão é aplicada já com o concreto endurecido. Eugênio detalha esse processo:

“Deixa-se o aço de protensão dentro das bainhas (que são dutos) e concreta-se o elemento estrutural (uma viga, por exemplo) quando o concreto endureceu, ganhou a resistência necessária para suportar a protensão. Então, utilizam-se macacos hidráulicos na ponta da viga, que são pesados (até 600 kg), e traciona-se o cabo que é formado por inúmeras cordoalhas.

O cabo tracionado é preso nas extremidades para não deixá-lo voltar ao tamanho original. Essas ancoragens metálicas são feitas para segurar o retorno do aço, não deixando que volte ao seu comprimento original.

O cabo fica lá dentro tracionado e comprimindo o concreto, ou seja, é uma protensão em pós-tração.”

A diferença, resumindo, é que o pré-tracionado é mais utilizado para peças em linha de produção — padronizadas e com maior controle de qualidade de todas as atividades.

Já a pós-tracionada é indicada para obras específicas ou em cidades onde a utilização do pré-fabricado não trará o resultado mais adequado, devido a dificuldades de transporte e manuseio dos elementos estruturais.

Como o concreto protendido é utilizado?

Agora que você entendeu melhor como funciona um concreto protendido, podemos detalhar ainda mais sua utilização. Existem três possibilidades de uso do concreto com armadura ativa. Confira as aplicações e características de cada uma delas:

Concreto com armadura ativa pré-tracionada (protensão com aderência inicial)

O pré-alongamento da armadura ativa utiliza apoios provisórios independentes do elemento estrutural. Essa etapa é anterior ao lançamento do concreto.

Depois do endurecimento do concreto, a ligação da armadura de protensão e seus apoios provisórios  é desfeita. Dessa forma, a ancoragem no concreto ocorre por aderência.

Concreto com armadura ativa pós-tracionada com aderência (protensão com aderência posterior)

Nesse caso, as armaduras ativas são cordoalhas nuas colocadas no interior de bainhas que as isolam do concreto.

Após a concretagem, quando o concreto tiver atingido a resistência desejada, as cordoalhas são tracionadas e ancoradas nas extremidades da peça. Por meio da injeção de nata de cimento no interior das bainhas, cria-se, posteriormente, aderência com o concreto de modo permanente.

Concreto com armadura ativa pós-tracionada sem aderência (protensão sem aderência)

Para esse último caso, a cordoalha engraxada (cordoalha nua coberta por uma camada de graxa e revestida com uma capa plástica de alta densidade) é a armadura ativa.

Após a concretagem, quando o concreto estiver atingido a resistência desejada, as cordoalhas são tracionadas e ancoradas nas extremidades da peça, onde o aço fica permanentemente sem aderência com o concreto durante toda a vida da estrutura.

Segundo Eugênio, esse é o mercado mais promissor para o Brasil atualmente:

“Tradicionalmente, os prédios no Brasil são feitos em concreto armado. Então, um meio de ganhar a concorrência é com a protensão, que permite prédios muito mais baratos e fáceis de fazer.

Só precisa do pessoal se acostumar a isso. Como qualquer pedreiro, armador, encanador ou eletricista, o pessoal envolvido na protensão tem que ser treinado. Faz 25 anos que estou trabalhando com isso e o pessoal já está começando a se adaptar. Pois, hoje há muito mais prédios por dia sendo feitos dessa forma.”

Em que tipo de obra é utilizado o concreto protendido?

Falando do mercado, podemos discutir melhor quais são as ocasiões em que o concreto protendido se mostra interessante para engenheiros e construtoras.

O concreto protendido é utilizado em qualquer tipo de estrutura que trabalhe tracionada, como lajes, vigas, radiers e pisos industriais. A técnica também pode ser aplicada na contenção de terrenos através de escavação e sustentação das paredes por meio de tirantes protendidos.

Grandes obras de infraestrutura dependem muito do concreto protendido. A aplicação da protensão no Brasil começou com a construção da Ponte do Galeão, no Rio de Janeiro, em 1949. A utilização dele em grande escala, no Brasil, ocorreu na construção da Ponte Rio-Niterói, inaugurada em 1974.

Antes disso, no entanto, projetos já utilizavam a técnica, mas em conjunto com outros recursos. No Museu de Arte de São Paulo Assis Chateaubriand (Masp), por exemplo, o concreto protendido foi aplicado às quatro vigas que dão sustentação à estrutura, caracterizada pelo vão livre. A construção foi concluída em 1968.

Hoje, o método está presente em vigas e tabuleiros de pontes e viadutos, anéis de concreto de torres eólicas, silos e demais empreendimentos que aliam performance técnica e econômica e arte à construção.

O concreto protendido oferece quais vantagens?

O concreto protendido é aplicado com o objetivo de elevar a resistência da estrutura, oferecendo, ainda, as seguintes vantagens à obra:

• estruturas mais esbeltas;
• redução de vigas;
• redução de pilares;
• redução do consumo de aço;
• redução do consumo de fôrma;
• redução do pé-direito do subsolo e, consequentemente, redução de escavação e de contenção;
• maior impermeabilidade e durabilidade da estrutura pelo controle de fissuração;
• flexibilidade de layout arquitetônico.

Eugênio reforça bastante esses pontos no que diz respeito à economia de materiais na obra. Todas essas reduções no consumo durante a construção melhoram o desempenho da empresa em duas áreas:

• de um lado, permite que a obra seja viabilizada mais facilmente, gastando menos para realizar o mesmo trabalho;
• de outro, custos menores de obra significam custos menores para os clientes, tornando a empresa muito mais competitiva no mercado.

Quais são as desvantagens do concreto protendido?

Muitos engenheiros perguntam sobre as desvantagens desse método, mas preferimos o termo desafio. Por ser uma técnica muito específica, ela precisa ser atentamente calculada e executada com rigor. Entre as desvantagens, estão:

• necessidade de domínio da técnica, o que requer projetista estrutural com experiência em concreto protendido e empresa especializada em serviço de protensão;
• utilização obrigatória de equipamentos e acessórios de protensão com alto controle tecnológico;
• compatibilização de instalações hidrossanitárias e elétricas com estrutura, para evitar perfurações futuras nas cordoalhas.

Ou seja, o mais importante é que o engenheiro esteja preparado para contornar essas dificuldades. O especialista cita que hoje estão disponíveis vários cursos para concreto protendido:

“O cálculo estrutural foi um problema muito grande e hoje é um desafio menor. Mas ainda existe, porque não é um curso normalmente dado nas faculdades. A solução são mais cursos sobre o assunto.”

Ele também conta como a protensão não aderente é uma alternativa interessante para facilitar o uso desse tipo de concreto em obras:

“Surgiu a protensão não aderente, que é muito mais simples, com a cordoalha mais leve, que é mais usada em lajes que usam pouco do material. Para protender, falei que é preciso um macaco que pesava 400 kg, mas nesse caso ele pesa 20 kg. É levinho! O operário leva na mão. Ele tem uma execução fácil”.

Ou seja, superar os desafios e usufruir das vantagens do concreto protendido é uma questão de preparação. É preciso utilizar tecnologias e uma compatibilização adequadas por meio da finalização de projetos, antes de começar a obra.

Como avaliar a qualidade do concreto protendido?

Por fim, Eugênio cita como é feita a avaliação da qualidade do material pós-obra nesse tipo de método de construção:

“Para concreto armado e protendido você tem que ter controle de qualidade igual, não muda. Mas no concreto protendido a gente costuma ter um controle maior ao retirar as formas de madeira que ficam na lateral para ver se não tem ninhos de abelhas, buracos. Isso é concreto mal-vibrado.

O ideal é examinar as laterais de viga antes de fazer a protensão. Por fim, ainda é preciso fazer testes de resistência, que têm que ser realizados sempre, no concreto armado e no protendido.”

Concluindo, o concreto protendido é uma solução incrível para diversos tipos de utilização na construção, por facilitar processos e, principalmente, economizar na obra sem abrir mão da qualidade — que assegura a durabilidade e funcionalidade do empreendimento, com baixo custo  operacional e de manutenção.

Sempre é possível aplicar mais de uma solução para um mesmo objetivo. A comparação econômica entre os métodos depende não só de um determinado índice de consumo de referência, mas, sim, da análise do custo global da obra, levando em conta todos os materiais e serviços.

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