cap02_prot_2009[1]

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ESTRUTURAS EM CONCRETO PROTENDIDO: CÁLCULO E DATALHAMENTO 
CAP. 2– APLICAÇÕES DO CONCRETO PROTENDIDO 
ROBERTO CHUST CARVALHO 
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CAPÍTULO 2- APLICAÇÕES DO CONCRETO PROTENDIDO 
 
2.1-INTRODUÇÃO 
 
 Neste capítulo são listadas algumas aplicações em concreto protendido, chamando 
atenção para as principais delas. Ressalta-se que com a velocidade do desenvolvimento 
científico e tecnológico é impossível escrever um texto que fique sempre atual. Assim, o 
leitor deverá analisar os comentários e as situações apresentadas em relação à época em que 
foram aplicadas e lembrar que será sempre possível aumentar o campo de utilização aqui 
apresentado. 
 Separaram-se as aplicações em tipos de construção: infraestrutura, edificações, 
aparelhos urbanos, obras de arte, monumentos e outras. 
 
2.2 INFRAESTRUTURA 
 
 Em relação a infraestrutura os dois tipos de aplicações bastante empregados estão na 
execução de fundações. 
 
2.2.1. FUNDAÇÃO 
 
2.2.1a ESTACAS PRÉ-MOLDADAS PROTENDIDA 
Embora os elementos de fundação em geral sejam comprimidos na década de 70 
Vasconcelos [2002] na Protendit conseguiu um sucesso comercial que dura até hoje que foi a 
fabricação de estacas pré-moldadas (ou pré-fabricadas) em concreto protendido. 
 
 
figuras 2.1 a 2.3 - Estacas pré-fabricadas estocadas, estaca pré-fabricada sendo 
cravada e sendo cortada com esmeril na cota de arrasamento. 
 
Estas estacas são indicadas para quando se deseja executar fundações profundas com 
necessidade de atravessar lençóis freáticos; permitem emendas possibilitando, em principio, 
alcançar-se qualquer valor de profundidade. Para sua cravação são utilizados bate-estacas, 
normalmente gravitacionais que através da elevação de um peso até uma altura pré-
determinada ao ser solto faz com que a energia gravitacional da queda se transfira para a 
cabeça da estaca e assim faça com que a mesma penetre no solo. 
 
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Para este tipo de elemento duas são as situações críticas: a etapa de manuseio da 
estaca até o seu posicionamento (sai de uma posição de “deitada” no solo para ficar na 
vertical) em que há esforços de flexão de intensidade razoável e durante a cravação em que 
haverá sempre uma flexão composta devida às excentricidades naturais do material concreto, 
falta de verticalidade da estaca e o peso atingindo a cabeça da estaca fora de seu centro de 
gravidade. Desta forma, como salienta Vasconcelos, uma protensão, com pequena 
intensidade, executada com aderência inicial, permite evitar fissuras e um material que resiste 
melhor as ações dinâmicas da cravação quando comparadas com similares de concreto 
armado. 
 
2.2.1b Radiers 
As fundações em radier muito usadas nos Estados Unidos são, de maneira 
simplificada, lajes apoiadas em solo que serve de apoio a uma estrutura. Uma boa solução é 
obtida quando se usa cabo de cordoalha engraxada. Costuma-se colocar no fundo do radier 
(antes da concretagem do mesmo) uma lona de plástica que além de evitar a saída de nata de 
cimento ou água para o solo diminui o atrito do concreto (depois de endurecido) com o solo 
durante a operação de protensão. 
 
 
figura 2.4 – Radiers com cabos de protensão. Notar que abaixo da armadura 
uma lona plástica evita o contato do concreto com o solo. 
 
 
2.2.1.c Vigas Baldrames. 
 As vigas de edificação feitas junto ao solo que devem resistir as paredes de 
fechamento são chamadas de baldrames e como quaquer viga está sujeita a flexão e pode se 
beneficiar dos efeitos da protensão podendo ser executadas com protensão com aderência 
inicial (o caso mais comum) e pré moldadas. Como estarão pelo menos em algumas emm 
contato com o solo podem ser usados com protensão completa evitando a fissuração do 
concreto. 
 
2.2.1.d. Reforço de blocos de fundação de grande dimensão. 
 Obras como pontes e estádios de futebol podem ter em sua fundação blocos de estacas 
ou tubulões de grandes dimensões que recebem pilares com grande intensidade. Não é 
incomum que problemas de erro de execução ou deterioração prematura da armadura levem a 
necessidade de reforço destes blocos sendo neste caso u uso de cabos de protensão externos 
muito empregado para tanto. (ver jornadas São Carlos) 
 
 
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2.2.2 Pavimentos 
 
Os pavimentos de concreto sobre solo podem ser feitos com fibras, telas, barras e no 
caso de grandes cargas concentradas como é o caso de aviões as pistas podem ser protendidas 
com barras ou cordoalhas. (ver em sites o uso em aereoprotos). 
 
 
2.3 CONSTRUÇÕES DE EDIFICAÇÕES 
 
 Nas construções de edificações praticamente todos os componentes excetuando-se os 
pilares podem ser protendidos. Assim, normalmente em prédios comerciais, residências e 
industriais pode-se ter vigas, lajes, coberturas e algumas painéis de fechamento protendidos. 
Nos itens subseqüentes descrevem-se alguns destes elementos. 
 
2.3.1 LAJES 
 Há dois tipos de lajes as moldadas no local e as pré-moldadas. 
 
2.3.1a Lajes moldadas no local. 
 Os pavimentos constituídos de lajes moldadas no local podem ser executados com 
protensão aderente e não aderente (cordoalha engraxada). A protensão com aderência 
posterior em lajes é feita usando-se bainhas achatadas como a mostrada nas figuras 4 e 5. 
 
 
 
 
Figura 2.5-a)Cabo de protensão com bainha chata, extremidade de ancoragem ativa b)-
Cabo de protensão com bainha chata, extremidade de ancoragem passiva (citar fonte) 
 
 No caso da protensão sem aderência emprega-se cabos de monocordoalha engraxadas 
(já descritos no capítulo 1) e com a seção mostrada na figura 2.6. 
 
 
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Figura 2.6 – Cordoalha engraxada e detalhe de sua ancoragem no sistema MAC 
 
 
Assim pode-se usar este tipo de protensão para qualquer tipo de laje embora exista 
maior vantagem na utilização de lajes lisas (aliviadas ou não). As lajes são aquelas em que 
não se usam vigas para apóia-las fazendo-se este apoio diretamente sobre os pilares. As lajes 
lisas aliviadas seriam lajes lisas em que na região central usa-se em vez da seção transversal 
maciça nervuras (ver figura 2.7). 
800 800
80
0
80
0
P1
P1
P4
P7 P8
P5
P2
P9
P6
P3
A A
CORTE AA CORTE BB
800
80
0
P7
B
80
0
P4
P1
800
P8 P9
B
P5
P2
P6
P
P3
Pavimento com Laje Lisa Maciça Pavimento com Laje Lisa Aliviada
Figura 2.7 – Planta de um pavimento com lajes lisas maciças e lajes lisas aliviadas. 
 
Na figura 2.8 apresenta-se uma fotografia da montagem da armação da armadura de 
uma laje lisa. 
 
 
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Figura 2.8 - Fotografia de montagem de armação de protensão em laje de piso (citar 
fonte) 
 
2.3.1b Lajes Pré-Moldadas 
 Há basicamentetrês tipos de lajes pré-moldadas ou pré-fabricadas como estipulam as 
normas: 1) A laje pré-moldada com trilhos protendidos; 2) A laje com painel alveolar e 3) A 
laje em duplo tê ou “π”. 
 
2.3..b.1) A laje pré-moldada com trilhos protendidos; 
 A laje pré-moldada com trilhos protendidos é composta por nervuras de concreto 
protendido chamadas de trilhos (o formato da seção transversal de um ou de outro se 
assemelham). 
Figura 2.9- Seção Transversal de Laje pré-fabricada com vigotas protendidas (figura 
3.1.1b da NBR 14859). 
 
 Assim, na figura 2.9 mostra-se a seção de uma laje com vigotas pré-fabricadas de concreto 
protendido. 
 
 
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Figura 2.10– Aspectos da produção das vigotas em protendido da laje pré-fabricada. 
Acima à esquerda máquina de extrusão com elemento que transporta o concreto. À 
direita e em cima máquina extrusora fazendo as vigotas. À direita embaixo vigotas no 
momento em que os fios têm sua ancoragem retirada.(Cortesia TATU). 
 
O sistema é completado por elementos de enchimento que podem ser de EPS (isopor) 
ou lajotas cerâmica que servem de forma para o concreto da capa e restante da nervura. 
Durante a concretagem da capa os trilhos devem resistir o peso desta, da lajota, das pessoas e 
equipamentos utilizados na concretagem. As lajes com vigotas protendidas podem suportar 
um vão entre escoras de até 2 m. 
Na figura 2.10 são mostrados alguns aspectos da fabricação dos trilhos protendidos. Na 
figura 2.11 mostra-se uma planta de prédio residencial em que se empregou a solução de laje 
pré-fabricada com trilhos protendidos e finalmente na figura 2.12 uma fotografia da obra 
sendo executada. 
 
 
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Figura 2.11 -Planta esquemática de um dos pisos de edificação residencial em que se 
emprego laje pré-fabricada com vigotas protendidas. Cortesia do Engenheiro André 
Teixeira Hernandes. 
 
 
Figura 2.12– Fotografia da montagem da laje com vigotas protendidas referentes ao projeto 
apresentado na figura 2.11. Cortesia do Engenheiro André Teixeira Hernandes. 
 
 
2.3.3.1b) A laje com painel alveolar. 
 
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 A laje ou painel alveolar constitui-se, provavelmente no elemento de protensão com 
aderência inicial mais usado no mercado Brasileiro. Devido seu baixo custo de fabricação e 
aliado ao desempenho do aço de protensão consegue-se vencer vãos em torno de 9 a 10 m 
com vantagem em relação a outros sistemas. 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.13 – Seção transversal de Painel Alveolar de Concreto Protendido (Figura 
3.1.1 da NBR14861 Laje pré-fabricada Laje tipo painel alveolar de concreto 
protendido), Detalhe do rejuntamento entre dois painéis. 
 Na figura 2.13 mostra-se a seção transversal de uma laje alveolar e também como é 
feita a ligação transversal entre elas. 
 
 
 
2.3.1c3) A laje em duplo tê ou “π”. 
 
 As lajes do tipo te são elementos que possuem uma grande inércia podendo-se dizer 
até que são vigas com a laje acoplada. São empregadas para grandes vãos e principalmente 
para edificações industrias onde o valor do pé direito não é crítico e usa-se a protensão com 
aderência posterior. Na figura 2.14 mostra-se uma perspectiva esquemática de uma laje te. 
 
Figura 2.14 – Perspectiva esquemática de uma laje te ou π. 
 
 
2.4 Vigas 
 
 
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 As vigas de edificação podem ser protendidas com aderência inicial ou posterior a 
concretagem e ainda podem ser usadas sem aderência. 
No Brasil as vigas protendidas tem sido mais usadas em construções pré-moldadas e, 
portanto o uso mais comum se dá com a protensão com a aderência inicial. Desta forma as 
peças são executadas em fabricas, transportadas até o local, içadas e colocadas na posição 
final para servirem de apoio das lajes e paredes da edificação. Na figura 2.15 mostra-se um 
prédio com múltiplos andares em que se utilizaram vigas pré-moldadas. 
 
figura 2.15 Vigas em uma edificação pré-moldada. 
 
figura 2.16 Vigas V100A e V101A em uma edificação pré-moldada com trechos 
isostáticos sem continuidade. 
 
No caso usual as vigas pré-moldadas acabam sendo executadas por tramo e se não for 
tomado alguns cuidados ou detalhado esquemas ddeditespeciais acabam funcionando como 
elementos isostáticos como mostra a figura 2.16. 
 
 
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fig. 2.17 viga em concreto protendido com cabos com cordoalhas engraxadas 
 
Embora não seja muito comum ainda no Brasil as vigas podem ser executadas no local e se 
utilizar, por exemplo, cordoalhas engraxadas como no caso da figura 2.17. 
 
 
2.5 Elementos de Cobertura 
 As coberturas de prédios pré-moldados principalmente aqueles com grandes vãos (até 
25m) podem ser executados com “telhas” tipo W como a mostrada na figura 2.18. 
 
fig 2.18 – Perspectiva esquemática de telha W fabricada com protensão com aderência 
inicial 
 Na Figura 2.19 mostra-se como se procede o esgotamento das águas pluviais. Como 
as telhas W ao serem protendidas ficam arqueadas a água pluvial corre pelo canal das mesma 
(na direção das setas) e são despejadas nas vigas U (calha laterais) que por sua vez conduzem 
as águas para os pilares que em geral são ocos. 
 
 
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PLANTA
vigas W viga calha U
A
A A
CORTE AA
 
fig 2.19 – Perspectiva esquemática de viga calha que recebe água das telhas 
 
 Outro sistema de telhas é o mostrado na figura 2.20 com elemento em Y que permite 
a colocação de elemento translúcido que faz a iluminação zenital. 
elemento translúcido
viga calha
 
fig 2.20 Perspectiva esquemática e composição de elemento de cobertura atuando junto 
com elemento translúcido para iluminação zenital. 
 
2.6 Reforços em vigas 
 
fig. 2.21 viga em concreto protendido com cabos externos não aderentes 
 
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2.7 PAINEIS DE FECHAMENTO 
 
 
2.6 PONTES, VIADUTOS E PASSARELAS 
 Talvez a maior aplicação do concreto protendido se dê atualmente nas pontes 
rodoviárias e ferroviárias. Devido as suas características o concreto protendido conduz a 
soluções mais baratas e com pequeno custo de conservação. 
2.6.1.Pontes e Viadutosem Vigas Múltiplas 
 Na região sudeste do país especialmente no estado de São Paulo a solução mais 
empregada para pontes ou viadutos rodoviários é a de vigas múltiplas pré-moldadas. Na 
figura 4 vê-se um exemplo de ponte com 19,40m de vão, com tabuleiro composto de 6 vigas 
pré-moldadas. As vigas neste caso são feitas próximas à ponte porem ainda fora da sua 
posição final. Após o término das fundações e mesoestrutura são colocadas na posição final 
através geralmente de gundastes podendo ser usadas ainda treliças metálicas lançadores. 
 
 
Figura 2.22- Vista e Corte de Ponte sobre o Rio Jaboticabal (Altura da Av. São João) na 
cidade de Jaboticabal SP. Vigas em concreto protendido pré-moldado com comlemanto 
de laje de concreto moldada no local. 
 
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figura 2.23.- Seção Transversal da ponte da figura 4 antes na fase de pré-moldagem e 
após a execução da laje superior. 
 
O grande reaproveitamento de formas e não necessidade do uso de escoramento fazem 
deste tipo de ponte as mais empregadas nas estradas controladas pela iniciativa privada. 
 Na figura 5 são mostradas as vigas longitudinais no meio do vão e do apoio antes e 
após receberem o concreto que complementará a laje superior. 
 
 Figura 2.24—Planta da ponte da figura 4 . Meio corte e meia vista. 
 
 Observando a figura 2.24 pode-se notar que não há transversina, exceto nos apoios, ou 
seja, não existem elementos que permitem uma distribuição transversal de carga acidental. 
Desta forma se as vigas longarinas tiverem um espaçamento pequeno trabalharão como vigas 
longitudinais independentes submetidas as ações variações decorrente de uma roda do veículo 
tipo. A transversina de apoio que tem um trecho concreto no local (achureado na figura) têm a 
 
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função de evitar o tombamento lateral das vigas longitudinais (longarinas) ou evitar giros 
excessivos destas. 
 
Figura 2.25- Planta de cabos de uma viga da ponte da figura 4. Vista longitudinal e 
cortes. 
 
 Na figura 2.25 mostra-se os cabos de protensão em elevação e nas seções transversais. 
Como pode ser visto com apenas 4 cabdos de 6Ø1/2” é possível obter uma boa solução. 
Nestes casos a protensão usada é a com aderência posterior. 
 
2.6.2.Pontes, Viadutos em vigas Celulares 
 
 
figura 2.26.- Vista longitudinal ½ corte e ½ vista seção Transversal da ponte da figura 4 
antes na fase de pré-moldagem e após a execução da laje superior. 
 
 
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 Para maiores vãos e situações em que o escoramento não é muito oneroso pode-se usar as 
pontes com seção transversal em célula ou caixão conforme pode-se ver nas figuras 8 e 9. 
 
 
figura 2.27- Cortes transversais no meio do vão e do apoio da ponte da figura 7 (cotas 
indicativas em cm) 
 
 Este tipo de estrutura através de sua seção transversal celular e mais as transversinas 
intermediárias (ver figura 10) e de apoio acabam fazendo com que a inércia à torção deste 
elemento seja tão grande que pode-se para efeito de cálculo a flexão considerar a seção 
funcionando como um todo. 
 
 
 
figura 2.28- Corte transversal no meio do vão da ponte da figura 7 (cotas indicativas em 
cm) mostrando o septo transversal (achureado), transversina, que junto com a 
transversina de apoio confere rigidez à torção a estrutura. 
 
 Este tipo de estrutura conduz a menor altura necessária mas o custo com as formas 
costuma ser maior que o dos outros tipos de seção trasnversal. Na figura 11 vê-se um detalhe 
característico dos cabos na seção do meio do vão. NO caso são cabos de pós adernet com 
12Ø1/2” e bainha com diâmetro esterno de 7 cm. 
 
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figura 2.29- Corte transversal no meio do vão da ponte da figura 7 com a solução de 
cabos 12Ø1/2” . 
 
 Na figura 12 é mostrada uma perspectiva esquemática de um viaduto usando os dados 
das figuras 8 e 9. Em geral este tipo de obra acaba sendo pela sua esbeltez mais agradável 
visualmente que as pré-moldadas. 
 
figura 2.30- Perspectiva esquemática a partir das características geométricas indicadas 
nas figuras anteriores (aqui representada como um viaduto). Arte Anderson Manzoli. 
 
 Na verdade a seção celular por possuir laje inferior é muito interessante para uso de 
estruturas contínuas pois a seção transversal têm capacidade de resistir momentos negativos 
(tracionando a borda superior) quase de maneira tão eficiente que os momentos positivos. Na 
figura 13 são mostradas duas situações. Na primeira a altura da viga é mantida constante, 
enquanto na segunda há uma variação na altura da viga, que proporciona entre outras coisas 
um aspecto visual mais agradável. Também nesta situação empregada é a de protensão com 
aderência posterior. 
 
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figura 2.31- Vista lateral esquemática de duas soluções em pontes contínuas com seção 
transversal celular. No primeiro caso (acima) altura constante e no segundo caso 
(abaixo) altura variável. 
 
2.6.4.Pontes Em Balanços Progressivos 
Uma das mais interessantes técnicas desenvolvida por um brasileiro Emílio 
Baungarten (apud VASCONCELOS) é muito empregada quando se deseja construir pontes 
ou viadutos com grandes vão suprimindo o uso de escoramento. A técnica consiste em 
“lançar” em vez de trechos da estrutura longitudinal,ou seja, as longarinas, lançar trechos 
(fatias) de toda a seção transversal as aduelas. 
 
1
2
3
5
N
N-1
 
Figura 2.32- Vista lateral esquemática de etapas construtivas de ponte em balanço 
progressivo. Na etapa 1 tem-se o início da execução, etapa 2 após a primeira aduela 
lançada e assim sucessivamente. Na etapa N-1 falta apenas o fechamento da parte 
central e finalmente na N a ponte estaria com seu esquema estrutural pronto. 
 
 
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45
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 Na figura 14 podem ser vistas as principais etapas de execução de um aponte em 
balanço progressivo na primeira etapa os pilares são executados com um trecho pequeno da 
estrutura. Na segunda etapa são executadas aduelas, em balanço, a esquerda e a direita do 
trecho em cima de cada pilar. Na figura 15 é mostrado como é feita a concretagem de uma 
aduela em balanço. 
 
CABOS DE AÇO
FORMA
CONTRA PESO
PLATAFORMA DE TRABALHO
ADUELA A SER CONCRETADA
2.34 
2.6.5.Pontes Empurradas 
 
 
1
2
3
5
N
N-1
 
 
Figura 15- Vista lateral esquemática de etapas construtivasde ponte em balanço 
progressivo. Na etapa 1 tem-se o início da execução, etapa 2 após a primeira aduela. 
 
 
 
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46
46
2.6.5.Pontes Estaiadas 
2.35 
 
2.6.7 Passarelas 
 
 
2.7 SILOS E RESERVATÓRIOS 
 
 
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47
47
perspectiva esquemática
cabo
corte em planta
 
 
] Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 6118 Projeto de estruturas de concreto – 
Procedimento – agosto de 2001 – São Paulo. 
[ ] Associação Brasileira de Normas Técnicas Fio, barra e cordoalha de aço para armaduras de 
protensão-ensaio de tração-Método de ensaio - NBR 6349. 
[ ] Associação Brasileira de Normas Técnicas Fios de aço para concreto protendido-Especificação 
- NBR 7482. 
[ ] Associação Brasileira de Normas Técnicas Cordoalhas de aço para concreto protendido-
Especificação - NBR 7483. 
[ ] Associação Brasileira de Normas Técnicas Fios, barras e cordoalhas destinados a armadura de 
protensão-Ensaio de relaxação isotérmica- Método de ensaio - NBR 7484 
. [ ] Associação Brasileira de Normas Técnicas Laje Pré-Fabricada- Requisitos 
Parte 1: Lajes Unidirecionais- NBR 14859-1 Maio de 2002 
. [ ] Associação Brasileira de Normas Técnicas Laje Pré-Fabricada- Painel Alveolar de concreto 
protendido Requisitos- NBR 14861 Maio de 2002 
BUCHAIN R. “Concreto Protendido, Tração axial Flexão Simples e Força Cortante”. Editora da 
Universidade Estdual de Londrina . Londrina 2007 
ROCHA, A. M. “Novo curso prático de concreto armado e rotendido.” Volume V Editora Científca 
Rio de Janeiro 1972 
VASCONCELOS C. A. , “Emílio Henrique Baumgart, suas realizações e recordes, uma vida 
dedicada ao concreto armado” Otto Baumngart Industria e comercio São Paoulo (20050.