AULA 05 - CONCRETO PROTENDIDO

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TÉCNICAS ESPECIAIS EM CONSTRUÇÃO CIVIL 
EGC004 e ENL804 
• SISTEMAS DE PROTENSÃO: 
 
 
 
 
 
 
• Definição: 
• A protensão é um processo pelo qual se introduz um estado prévio de tensões em uma estrutura, 
com a finalidade de melhorar sua resistência ou seu comportamento, sob diversas condições de 
carga (Pfeil, 1991). 
• PROTENSÃO: é um artíficio usado para submeter uma estrutura a um conveniente estado prévio de 
tensões. 
• Histórico: 
• O concreto armado teve seu primeiro uso com a execução de elementos pré-moldados, em 1848 
com Lambot (França) e 1850 com Hyatt (USA). 
• Em 1872 foi solicitada a primeira patente de protensão pelo americano P.H.Jackson, da Califórnia - 
EEUU. 
• Em 1928 houve uma efetiva utilização do concreto protendido, desenvolvida por Eugene Freyssinet, 
em Paris - França. 
• Em 1948 o Brasil utilizou pela primeira vez o concreto protendido, na ponte do Galeão (RJ), sistema 
Freyssinet. 
• No ano de 1950 houve a primeira Conferência sobre concreto protendido, em Paris - França. 
• Conceito: 
 
 
 
 
 
 
• Histórico: 
• Conceito: 
• Aplicações: 
• Estais para Pontes 
• Silos 
• Lajes 
• Ponte em Balanço Sucessivo 
• Pisos Industriais 
• Vigas Munhão (UHE) 
• Vigas Pré-moldadas 
• Reforços 
• Movimentação ou içamento de grandes cargas 
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• Uma roda de carroça é um exemplo de estrutura protendida. Ela é constituída de diversas peças de 
madeira encaixadas entre si, ao redor da qual é colocado um aro metálico, que tem por finalidade 
proteger as peças de madeira como também solidarizá-las. No momento de sua colocação o aro 
metálico é aquecido, aumentando seu diâmetro, o qual, após resfriar, sofre redução, introduzindo 
uma protensão à estrutura. 
• A protensão propriamente dita é a aplicação de tensões prévias ao concreto, através do 
tracionamento de fios ou cordoalhas de aço de alta resistência, especialmente fabricado para 
concreto protendido (tipo CP), com a transferência deste esforço ao elemento estrutural. 
• Esse tipo de aço só começou a ser produzido no Brasil, pela Companhia Siderúrgica Belgo Mineira, 
atual Arcelor Mittal, no início da década de 50. 
• O tracionamento pode ser efetuado antes ou após a concretagem do elemento estrutural a ser 
protendido, derivando daí a denominação dos processos de pré ou pós-tração. 
• Armadura de protensão ou armadura Ativa ou cabo de protensão: é o elemento que será 
tracionado e, quando devidamente ancorado, transmitirá a força de protensão ao concreto. Pode 
ser constituída por fios, barras, cordoalhas ou feixes de fios ou de cordoalhas. 
• Armadura passiva: é qualquer armadura que não seja utilizada para produzir forças de protensão, e 
são normalmente constituídas por barras ou fios de aço para concreto armado (CA-50 ou CA-60). 
Conceitualmente os processos de protensão existentes podem ser definidos como sendo: 
• Pré-tração (com a armadura ativa pré-tracionada) 
 Pré-tração com aderência inicial 
• Pós-tração (com a armadura ativa pós-tracionada) 
 Pós-tração sem aderência posterior 
 Pós-tração com aderência posterior 
• Pré-tração: 
• A pré-fabricação de estacas, postes e tubos, antecedem à pré-fabricação de estruturas. O início do 
uso da pré-tração (ou pré-tensão) deu-se no Brasil em 1956, com a fabricação de placas com 
espessuras de 12 mm, pelo sistema Hoyer, surgindo logo a seguir as “pistas de protensão” com 120 
m (para postes, Murilo Villaça Maringoni), com 100 m (para estacas, Sobraf, de Paulo Lorena) e 
com 80 m (para estruturas, Protendit, professor Augusto Carlos Vasconcellos). 
• O desenvolvimento específico para utilização em escala pública, para pontes, foi em 1961, através 
da Construtora Marna (Curitiba - PR), processo desenvolvido pelo engº Rene Marie Felix Mathieu. 
• Esse processo é utilizado basicamente em pistas de elementos pré-fabricados, e cujos 
comprimentos podem variar de 60,00 m à 180,00 m de extensão. 
• Nesse processo as cargas de protensão são aplicadas em cabeceiras de pistas (contra-fortes), 
sempre “antes” da concretagem das peças estruturais. 
 
 
 
 
 
 
SISTEMA GENÉRICO DE UMA PISTA DE PRÉ-TRAÇÃO 
 
• Pós-tração: 
• Esse processo é largamente utilizado em todos os demais tipos de estruturas, que não sejam as 
compostas com elementos pré-fabricados. 
• Nesse processo as cargas de protensão são aplicadas aos componentes estruturais somente “após” 
a concretagem dos mesmos e com a comprovada resistência do concreto, especificada em projeto. 
• Esse processo subdivide-se em: 
• Pós-tração sem aderência posterior 
• Pós-tração com aderência posterior 
• Pós-tração sem aderência: 
• Iniciou sua aplicação no início da década de 60 nos EEUU e em 1997 no Brasil. 
• Como o próprio nome define, esse é o processo de protensão no qual as forças aplicadas ao aço CP 
ficam concentradas nas ancoragens. As cordoalhas são fabricadas com uma camada protetora de 
graxa e uma capa de polietileno, impossibilitando sua aderência ao concreto, não havendo 
distribuição das forças aplicadas ao longo dos cabos. 
• Pós-tração com aderência: 
• Esse processo tem como característica principal a distribuição da aplicação das forças de protensão 
ao longo dos cabos, após a injeção da nata de cimento. Os cabos (conjunto de cordoalhas) são 
inicialmente envolvidos por uma bainha metálica que os protege do contato direto com o concreto, 
permitindo que fiquem livres até que se apliquem as forças de protensão previstas em projeto. 
• Componentes básicos do concreto protendido: 
• concreto (com fck na faixa de 30 a 40 MPa) 
• aço CP (fios ou cordoalhas) 
• bainha (plástica ou metálica com chapas de 0,2 a 0,35 mm) 
• ancoragem (mono ou múltiplas, estas desenvolvidas na década de 70 e tendo sua preferência 
desde então) 
• cunhas ou clavetes (elementos metálicos de formato tronco cônico, bi ou tripartidos) 
• nata de injeção* (mistura de cimento, água e aditivos: restitui a seção útil, garante aderência e 
protege o aço contra corrosão) 
 *Somente no sistema de pós-tração com aderência posterior 
 
 
• Ancoragens: 
 Ancoragem móvel ou ativa 
 Ancoragem fixa ou passiva 
 Ancoragem de emenda 
 central 
 topo 
 Ancoragem para estai 
• Equipamentos básicos: 
• Máquina de cortar cordoalha 
• Máquina de dobrar cordoalha 
• Macaco hidráulico de embolo vazado 
• Bomba de alta pressão 
• Misturador de nata de cimento 
• Bomba injetora de nata de cimento 
 Procedimentos: 
• Descrição 
• Preparo e fabricação dos cabos 
• Posicionamento dos cabos 
• Concretagem do elemento estrutural 
• Protensão do elemento estrutural 
• Controles de campo 
• Injeção de nata nos cabos de protensão* 
*somente para pós-tração 
• Procedimento da aplicação da força de cálculo: 
• Aplicação das Forças de Protensão 
• No procedimento é solicitada a aplicação da força em MPa , sendo que os equipamentos 
apresentam as leituras em kgf/cm², seguem as transformações: 
• 5 MPa = 50,9858 kgf/cm² = Valor utilizado em obra 50 kgf/cm² 
• 10 MPa = 101,97162 kgf/cm² = Valor utilizado em obra 100 kgf/cm² 
• 1MPa = 10,197162 kgf/cm² 
• Injeção de nata de cimento: 
• A finalidade da nata de injeção é garantir uma proteção eficaz das armaduras protendidas 
contra a corrosão e garantir a ligação mecânica das armaduras protendidas com o 
concreto. Para injetar-se perfeitamente, é necessário dispor de uma nata que tenha as 
seguintes qualidades: ausência de agentes agressivos, fluidez suficiente durante toda a 
injeção, boa estabilidade, pouca retração, resistência mecânica conveniente e pouca 
absorção capilar. Diversos parâmetros influenciam a qualidade das natas, dentre os quais 
podemos citar: a natureza, a idade e a temperatura do cimento, a temperatura da água, as 
condiçõesde mistura, a temperatura ambiente e a temperatura no interior da bainha. 
• A NBR 14931 de 2004 em seu anexo B normatiza a execução da injeção da calda de cimento em 
concreto protendido com aderência posterior. Conforme os itens B.5.1.3.2 e B.5.1.3.6 da referida 
norma, os equipamentos de injeção e seus acessórios devem resistir a pressão mínima de 15 
kgf/cm². O item B.8.2.4 define a injeção de forma contínua e regular em uma pressão inferior a 
estabelecida no item B.5.1.3.2. Usualmente utiliza-se a pressão numa faixa entre 3 a 8 kgf/cm², 
sendo a pressão de 5kgf/cm² a mais apropriada. Cabos verticais e casos especiais podem exigir 
pressões mais elevadas, tomando-se o cuidado de evitar a incorporação de ar, através de um 
controle maior da velocidade da injeção. 
• Constituintes da nata de cimento: 
• Componentes das Caldas de Cimento - Cimento Portland em sacos de 50kg. 
• 1ª Opção: CPI - 25, 32 ou 40 (Cimento Portland Comum) fabricado apenas sob encomenda, 
e de difícil programação. 
• 2ª Opção: CP II F - 25, 32 ou 40 (Cimento Portland Composto de Filer = Carbonáticos, 
próprio calcário da jazida) encontrado com razoável facilidade. 
• 3ª Opção: CP II E - 25, 32 ou 40 (Cimento Portland Composto de Escória de Alto Forno) 
encontrado com grande facilidade. 
 
O cimento deverá ter as seguintes características: 
- Teor do composto < 10% 
- Teor de enxofre de sulfetos < 0,20% 
- Cloro de cloretos < 0,10% 
Outros cimentos tipo CP II Z, CP III, CP IV e CP V não deverão ser utilizados na injeção de cabos protendidos. 
- Água potável, com porcentagem de cloro inferior a 500 mg/litro, e isentos de detergentes - NBR 7681. 
- Aditivos: 
Os aditivos poderão ser plastificantes, retardadores de pega e expansores. O uso dos aditivos, deve ser em 
função dos tipos de cabos de protensão a serem injetados e deverão ser feitos ensaios de compatibilização 
com o cimento disponível. 
• Características da nata de cimento : 
- FLUIDEZ: O índice de fluidez corresponde ao tempo de enchimento de uma proveta de um litro, através 
do cone de Marsh. O tempo deverá ser compreendido entre 9 a 15 segundos (NBR 7682). 
- EXSUDAÇÃO: Este valor deverá ser medido em provetas de 1000ml. A porcentagem da água exsudada 
deverá ser inferior a 2% (NBR 7683). 
- EXPANSÃO: Medida na mesma proveta, usada para medir a exsudação, o valor habitual aconselhado é de 
3 a 4% no máximo (NBR 7683). 
- Retração; 
- Tempo de pega - NBR 7685 - Início de pega - NBR 7685 
- Fim da pega - NBR 7685 - Tempo de injetabilidade - NBR 768 
- Resistência mecânica - NBR 7684 - Absorção capilar 
O tempo de início de pega medido a 30ºC, deverá ser superior a 2 horas. 
Em resumo, para cada tipo de estrutura e em função de sua utilização, deverá ser feito um plano de injeção 
e um traço de nata específico, bem como o dimensionamento dos equipamentos de injeção. 
Devendo os cuidados se iniciarem durante a montagem dos cabos de protensão e localização correta dos 
purgadores. 
Normas da ABNT: 
• NBR-6118 projeto de estruturas de concreto - procedimento 
• NBR-7482 fios de aço para concreto protendido 
• NBR-7483 cordoalhas de aço para concreto protendido - requisitos 
• NBR-7484 fios, barras e cordoalhas de aço destinados a armaduras de protensão - ensaios de 
relaxação isotérmica 
• NBR-6349 fios, barras e cordoalhas de aço para armaduras de protensão - ensaio de tração 
• NBR-7681 calda de cimento para injeção 
• NBR-7682 calda de cimento para injeção - determinação do índice de fluidez 
• NBR-7683 calda de cimento para injeção determinação dos índices de exsudação e expansão 
• NBR-7684 calda de cimento para injeção - determinação da resistência a compressão 
• NBR-7685 calda de cimento para injeção - determinação da vida útil 
Sistema DIWIDAG: 
Uso de barras retas em aço especial 
• Material sob Medida 
Os tirantes são fornecidos nas medidas especificadas em projeto, evitando perdas de material na obra e 
reduzindo a necessidade de luvas de emenda. O sistema pode ser composto por barras únicas com até 12 
metros de comprimento. Barras de aço com rosca duplo filetada, o que melhora a condição de aderência à 
nata de injeção. 
• Porcas de Ancoragem 
As ancoragens podem ser compostas por porcas hexagonais de base cônica, que acomodam e compensam 
pequenos ângulos de inclinação do tirante (até 5°), ou por porcas sextavadas de base reta. 
• Luvas de Emenda 
A barra de aço DYWIDAG pode ser cortada e emendada em qualquer ponto, utilizando-se luvas de emenda 
especiais. Podemos compor tirantes de qualquer comprimento, de forma simples e sem desperdício de 
material. 
• Placas de Ancoragem FR e FC 
Tem a função de distribuir as tensões sobre a estrutura ancorada, podem ser com furo reto (FR) ou furo 
cônico (FC) dependendo do tipo de porca utilizada. Podem ser produzidas com outras dimensões. 
Outras aplicações estruturais: 
• Silos 
• Pisos industriais 
• Usinas Hidroelétricas 
• Elementos pré-moldados 
• Passarelas de Pedestres 
• Pistas e pátios de aeroportos 
• Pontes ou viadutos rodo, aero, ferro ou metroviário: 
• Vigas pré-moldadas, seção de caixão perdido de célula simples ou múltipla, balanços 
sucessivos, estaiadas,…