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Protensão - Introdução

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PUC-Campinas
CEATEC
Estruturas em Concreto 
D - PROTENDIDO
Introdução – Definições
Profa: Ana Elisabete P. G. A. Jacintho
Bibliografia
HANAI, J.B.(2005). “Fundamentos do Concreto 
Protendido” . E-book. EESC – USP.
LEONHARDT, F.(1980). “Construções de 
Concreto – Concreto Protendido”. vol. 5.
PFEIL, W.(1991). “Concreto Protendido –
Processos Construtivos e Perdas de Protensão”.
VERÍSSIMO, G.S.(1997). “Concreto Protendido 
– Fundamentos Básicos”. Notas de aula – UFV.
VASCONCELOS, A.C.(1985). “O Concreto no 
Brasil – Recordes, Realizações e História”. vol. 1.
CARVALHO, Roberto C.(2012). “Concreto 
Protendido”.
Notas de aula.
2
PENSAMENTO
“ PLANEJAR É UM MOMENTO 
DE REFLEXÃO SOBRE A AÇÃO 
QUE SE QUER FAZER, É UM 
MOMENTO DE PENSAR SOBRE 
O PROBLEMA PARA MELHOR 
AGIR.”
3
Definições
“Protensão é um artifício que consiste 
em introduzir em uma estrutura um 
estado prévio de tensões capaz de 
melhorar sua resistência ou seu 
comportamento, sob diversas condições 
de carga.” (PFEIL(1991))
4
(HANAI(2005))
(HANAI(2005))
Definições
Protensão no Concreto – cria tensões de 
compressão onde haveriam tensões de 
tração.
5
(HANAI(2005))
(HANAI(2005))
Protensão
Elementos de concreto protendido:
São aqueles nos quais parte das armaduras são 
previamente alongadas por equipamentos 
especiais de protensão com a finalidade de, em 
condições de serviço, impedir ou limitar a 
fissuração e os deslocamentos da estrutura e 
propiciar o melhor aproveitamento de aços de 
alta resistência no estado limite último (ELU).
Concreto para Protensão:
Resistência mínima de 25MPa indo até 90MPa;
Menor índice de vazios;
Módulo de elasticidade – mais compatível com o 
aço de alta resistência;
Maior durabilidade;
6
Histórico no Brasil
Três primeiras obras: (projeto, equipamento, 
materiais importados da França)
Ponte do Galeão no Rio de Janeiro – RJ (recorde 
mundial);
Ponte do Juazeiro na Bahia – BA;
Barragem de Ernestina em Passo Fundo – RS (1o. 
Barragem protendida);
 Primeiros projetos:
Ponte sobre o canal do mangue no Rio de Janeiro;
Viaduto de Deodoro no Rio de Janeiro;
Ponte sobre o Rio Grande na via Anchieta em São 
Paulo;
Ponte em viga contínua sobre o Rio Guassú em 
Minas Gerais;
Marquise do Hipódromo de Porto Alegre no Rio 
Grande do Sul.
7
Histórico no Brasil
8
Alguns escritórios de 
cálculo de concreto 
protendido:
 França e Associados;
 ENECIL Engenharia;
 Heitor Nogueira;
 OUTEC Engenharia;
 EGT Engenharia;
 Kassoy e Franco 
Associados;
 Figueiredo Ferraz;
 Augusto Cantusio Neto;
 Arnoldo Wendler;
 Fernando Pita;
 Wagner Carvalho
Nações Unidas
Interesse
9
Concreto de 130MPa nos pilares
Edifício E-Tower
150m de altura
Lajes protendidas
Interesse
10
Reforço externo no Viaduto de Hammersmith, Londres, Reino Unido
Concreto (CUAD) de aproximadamente 180MPa – empresa Freyssinet
Tempo da obra de reparo de 2012 à 2015.
Aplicações
11
Vigas mais esbeltas
Lajes com vãos maiores
Aplicações
12
Ponte estaiada
Ponte em 
arcos
Reservatórios 
cilíndricos
Aplicações - Pavimentos
13
Aplicações – Pontes
14
Armadura
ARMADURA PASSIVA
 Qualquer armadura que não seja usada 
para produzir forças de protensão, isto 
é, que não seja previamente alongada.
ARMADURA ATIVA (DE 
PROTENSÃO)
Constituída por barra, fios isolados ou 
cordoalhas, destinada à produção de 
forças de protensão, isto é, na qual se 
aplica um pré alongamento inicial.
15
Aços para Protensão
16
CP 190 RB L
Concreto 
Protendido
fptk Resistência 
característica de ruptura 
em kN/cm2
RB Relaxação 
Baixa
RN 
Relaxação 
Normal
L – Fio liso
E – Fio entalhe
Bainha
metálica
Armadura de Fretagem
17
18
SISTEMA RUDLOFF
Fios de Aço para Concreto Protendido
19
Fios de Aço para Concreto Protendido
20
Cordoalhas de Aços para Concreto Protendido
21
Cordoalhas de Aços para Concreto Protendido
22
Cordoalhas Engraxadas
23
Cordoalhas Engraxadas
24
Aços para Concreto
Diagramas Tensão x Deformação
25
Vantagens do Concreto Protendido
Emprego de aços de alta resistência
Estes aços não são viáveis no concreto 
armado devido à presença de fissuras de 
abertura exagerada, provocadas pelas grandes 
deformações necessárias para explorar a sua 
alta resistência; 
Ao mesmo tempo que a alta resistência 
constitui uma necessidade para a efetivação 
do concreto protendido (por causa das perdas 
progressivas), ela elimina os problemas de 
fissuração do concreto.
Eliminação das tensões de tração
Consegue-se eliminar as tensões de tração e, 
portanto, a fissuração do concreto. Constitui 
um meio eficiente de controle de abertura de 
fissuras, quando houver permissão.
26
Vantagens do Concreto Protendido
Redução das dimensões das seções
O emprego obrigatório de aços de alta resistência 
associado a concretos de resistências maiores, 
permitem redução das dimensões da seção 
transversal com redução substancial do peso 
próprio. Tem-se, assim, estruturas mais leves que 
permitem vencer maiores vãos;
Diminuição da flecha
 A protensão, praticamente, elimina a presença de 
seções fissuradas. Tem-se, assim, redução da 
flecha por eliminar a queda de rigidez a flexão 
correspondente à seção fissurada;
Desenvolvimento de métodos construtivos
 A protensão permite criar sistemas construtivos 
diversos: balanço sucessivo, pré - moldados, etc.
27
Desvantagens do Concreto Protendido
 Corrosão do aço de protensão:
 Como nos aços de concreto armado, as armaduras de 
protensão também sofrem com a corrosão eletrolítica; 
 No entanto, as armaduras protendidas apresentam outro 
tipo de corrosão, denominada corrosão sob tensão 
(stress-corrosion) fragilizando a seção da armadura, 
além de propiciar a ruptura frágil; 
 Por este motivo a armadura protendida deve ser muito 
protegida.
 Qualidade da injeção de nata nas bainhas;
 Qualidade da capa engraxada nas cordoalhas engraxadas;
 Forças altas nas ancoragens;
 Controle de execução mais rigoroso;
 Cuidados especiais em estruturas hiperestáticas.
28
Desvantagens do Concreto Protendido
Perdas de protensão
 Perdas imediatas: 
Que se verificam durante a operação de estiramento e 
ancoragem dos cabos;
 Perdas por atrito: 
Causadas pelo atrito entre o cabo e a bainha que o envolve;
Perdas nas ancoragens: 
Provocadas por movimentos nas cunha de ancoragem, 
quando o esforço no cabo é transferido do macaco para a 
placa de apoio; 
Perdas por encurtamento elástico do concreto;
 Perdas retardadas, que ocorrem durante 
vários anos:
 Perdas por retração e fluência do concreto;
 Perdas por relaxação do aço.
29
Tipos de Concreto Protendido
COM ADERÊNCIA INICIAL;
COM ADERÊNCIA POSTERIOR;
SEM ADERÊNCIA.
30
Protensão com aderência inicial
Tensiona-se a armadura de protensão
antes do endurecimento do concreto;
Utiliza-se blocos de ancoragem fixos fora 
do elemento a ser protendido;
O pré-alongamento da armadura ativa é 
feito utilizando-se esses blocos, antes do 
lançamento do concreto, sendo a ligação 
da armadura de protensão com os 
referidos apoios desfeita(cortada) após o 
endurecimento do concreto; 
A ancoragem no concreto realiza-se só 
por aderência.
31
32
33
34
35
Protensão com aderência posterior
Aquela em que o pré alongamento da 
armadura (ativa de protensão) é realizado 
após o endurecimento do concreto, 
utilizando-se, como apoios, partes da 
própria peça, criando-se posteriormente 
aderência com o concreto de modo 
permanente, através da injeção das bainhas. 
Concretagem com a bainha embutida na 
peça;
Colocação da armadura;
Aplicação da protensão;
Ancoragem da armadura estirada;
Injeção de nata de cimento dentro da 
bainha estabelecendo aderência entre a 
armadura e o concreto.
36
37
38
39
Protensão com aderência posterior
Sistema Rudloff:
 1o. Processo de protensão genuinamente brasileiro;
40
41
42
Protensão sem AderênciaPós-Tração 
Concreto protendido em que o pré
alongamento da armadura ativa é 
realizado após o endurecimento do 
concreto, sendo utilizados, como apoios, 
partes do próprio elemento estrutural, 
mas não sendo criada aderência com o 
concreto, ficando a armadura ligada ao 
concreto apenas em pontos localizados.
43
Protensão sem Aderência 
Pós-Tração 
44
45
Protensão sem Aderência 
Pós-Tração 
46
Durabilidade – Vida Útil
Classe de 
Agressividade 
Ambiental
Agressividade
Risco de 
Deterioração 
da Estrutura
I Fraca Insignificante
II Média Pequeno
III Forte Grande
IV Muito forte Elevado
47
Classe de Agressividade – Qualidade 
do Concreto
Concreto
Classe de Agressividade
Tipo I II III IV
Relação a/c
(em massa)
CA
CP
 0,65
 0,60
 0,60
 0,55
 0,55
 0,50
 0,45
 0,45
Classe de 
Concreto
(NBR 8953)
CA
CP
 C20
 C25
 C25
 C30
 C30
 C35
 C40
 C40
CA  concreto armado
CP  concreto protendido
48
Classe de Agressividade – Cobrimento 
Nominal
Cnom
(mm)
Componente 
ou Elemento
Classe de Agressividade
I II III IV2)
Concreto 
Armado
Laje1) 20 25 35 45
Viga / Pilar 25 30 40 50
Concreto 
Protendido
Todos 30 35 45 55
1) Para a face superior de lajes e vigas que serão revestidas com 
argamassa de contrapiso, com revestimentos finais secos, com 
argamassa de revestimento e acabamento e outros tantos, os valores 
desta tabela podem ser alterados desde que respeitado um 
cobrimento nominal  15mm.
2) As faces inferiores de obras em ambientes química e intensamente 
agressivos devem ter cobrimento nominal  45mm.
49
Classe de Agressividade – Fissuração
Tipo de concreto 
estrutural 
Classe de agressividade 
ambiental (CAA) e tipo de 
proteção 
Exigências relativas à 
fissuração 
Combinação de ações em 
serviço a utilizar 
Concreto simples CAA I a CAA IV Não há -- 
Concreto armado 
CAA I ELS-W wk  0,4 mm Combinação freqüente 
CAA II a CAA IV ELS-W wk  0,3 mm Combinação freqüente 
Concreto protendido 
nível 1 
( protensão parcial ) 
Pré tração com CAA I 
ou 
Pós tração com CAA I e II 
 
ELS-W wk  0,2 mm 
 
Combinação freqüente 
Concreto protendido 
nível 2 
( protensão limitada) 
Pré tração com CAA II 
ou 
Pós tração com CAA III e IV 
Verificar as duas condições abaixo 
ELS-F Combinação freqüente 
ELS-D * 
Combinação quase 
permanente 
Concreto protendido 
nível 3 
(protensão completa) 
 
Pré tração com CAA III e IV 
Verificar as duas condições abaixo 
ELS-F Combinação rara 
ELS-D * Combinação freqüente 
As definições de ELS-W, ELS-F e ELS-D encontram-se no item 3.2 . 
Para as classes de agressividade ambiental CAA-III e IV exige-se que as cordoalhas não aderentes tenham proteção 
especial na região de suas ancoragens. 
* A critério do projetista, o ELS-D pode ser substituído pelo ELS-DP com ap = 25 mm (figura 1). 
 
50
Protensão centrada e 
excêntrica
Noções iniciais de Protensão
Conceito de Protensão
52
Protensão Axial
Protensão aplicada no centro de gravidade da 
seção transversal :
Tensões devido ao carregamento distribuído
Bordo inferior (1 ou ‘):
Bordo superior (2 ou “):
Obs:
Ic = momento de inércia da seção transversal
Ac = área da seção transversal
y' e y” = distância do CG à borda inferior e superior 
respectivamente
53
c
cp
A
P

'y
I
M
'
c

"y
I
M
"
c

Protensão Axial
Tensões finais nos bordos da seção 
transversal:
Bordo inferior:
Bordo superior:
Convenção de Sinais:
Compressão: 
Tração: 
54
'y
I
M
A
P
'
cc

"y
I
M
A
P
"
cc

Protensão Excêntrica
Protensão aplicada com excentricidade:
Bordo inferior:
Bordo superior: 
Tensões devido ao carregamento 
distribuído:
Bordo inferior (1):
Bordo superior (2):
55
'y
I
eP
A
P
'
c
p
c
p


'y
I
M
'
c
c 
"y
I
M
"
c
c 
"y
I
eP
A
P
"
c
p
c
p


Protensão Excêntrica
Tensões finais nos bordos da seção 
transversal:
Bordo inferior:
Bordo superior:
Convenção de Sinais:
Compressão: 
Tração: 
56
'y
I
M
'y
I
eP
A
P
'
cc
p
c



"y
I
M
"y
I
eP
A
P
"
cc
p
c


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