No concreto reforçado convencional, a elevada resistência à tração do aço é combinada com a grande resistência à compressão do concreto. Essa combinação forma um material estrutural que é forte em compressão e tensão. O princípio por trás do sistema de protensão é que esforços compressivos são induzidos pelos tendões de aço de alta resistência.
A indução ocorre em um membro do concreto onde cargas serão aplicadas para equilibrar as tensões de tração impostas ao membro durante o serviço.
O sistema de protensão
Protensão remove uma série de limitações de design nos lugares de concretos convencionais de extensão e de carga, e permite a construção de lajes, pisos, pontes e paredes com vãos mais suportados. Isso facilita que arquitetos e engenheiros projetem e construam estruturas de concreto mais leves e menos profundas, sem sacrificar a força.
O princípio por trás do pré-esforço (prestressing) é aplicado quando, por exemplo, uma fileira de livros é movida de um lugar para outro. Em vez de empilhar os livros verticalmente e transportá-los, os livros podem ser deslocados numa posição horizontal através da aplicação de pressão neles, nas extremidades da sequência.
Quando a pressão aplicada é suficiente, tensões de compressão serão induzidas ao longo de toda a linha, que pode ser levantada e transportada horizontalmente, de uma só vez.
Resistência à compressão
As tensões de compressão são induzidas em concreto pré-esforçado, quer por pré-tensão ou pós-tensionamento da armadura de aço.
Na pré-tensão, o aço é esticado antes de o concreto ser colocado. Tendões de aço de alta resistência são inseridos entre dois pilares e esticados até 70 a 80 por cento de sua força máxima. O concreto é vertido para dentro de moldes em torno dos tendões para “descansar”.
Uma vez que o concreto atinge a força necessária, as forças de alongamento são liberadas. Como o aço reage para recuperar o seu comprimento original, as tensões de tração são convertidas para uma tensão de compressão no concreto.
Os produtos típicos para concreto pré-esforçado são:
placas de telhado
estacas
postes
vigas de pontes
painéis de parede
dormentes
Na pós-tensão, o aço é esticado após o concreto endurecer. O concreto é lançado ao redor, mas não entra em contato com o aço não esticado.
Em muitos casos, as condutas são formadas na unidade de concreto, utilizando formas de aço de parede fina. Uma vez que o concreto tenha endurecido para a força necessária, os tendões de aço são inseridos e esticados contra as extremidades da unidade e ancorados externamente, transformando o concreto em compressão.
Aplicações de sistema de protensão
O concreto de pós-tensionado é usado para o concreto moldado no local e para as pontes, grandes vigas, lajes, conchas, grandes reservatórios, pré moldados em geral..
O sistema de protensão tem experimentado maior crescimento no domínio dos edifícios comerciais. Para prédios, tais como centros comerciais, o concreto protendido é uma escolha ideal porque fornece o comprimento do vão necessário para a flexibilidade e alteração da estrutura interna.
O concreto pré-esforçado também é usado em auditórios de escolas e ginásios, devido às suas propriedades acústicas e sua capacidade de fornecer espaços longos e abertos. Outro uso comum de concreto protendido é em pisos de estacionamentos.
Categorias do sistema de protensão
A estrutura de concreto protendido pode ser classificada em várias maneiras, dependendo de suas características de projeto e construção. Por exemplo:
Protensão externa ou internamente: é um termo aplicado a estruturas pré-esforçadas onde são aplicadas externamente. A maior parte das estruturas de concreto pré-esforçado são internas.
Protensão circulares e lineares: é um termo aplicado para pré-esforço estrutural em formato de tanques cilíndricos, silos e tubulações. Neste caso, os tendões são fornecidos sob a forma de anéis.
Pré e pós tensionamento: como já dito anteriormente, o pré-tensionamento é usado para descrever qualquer método de pré-esforço em que o reforço está esticado ou tensionado antes de o concreto ser colocado. As hastes de aço são temporariamente ancoradas quando tensionadas e o pré-esforço é transferido para o concreto depois de ter endurecido. Em contraste com pré-tensionamento, o pós-tensionamento é um método de pré-esforço no qual o reforço é submetido à tensão após o concreto ter endurecido.
Pré-esforço parcial ou totalmente: quando um membro é projetado de modo que sob a carga de trabalho não está em tensão. Diz-se que concreto é totalmente pré-esforçado. Agora, se algumas tensões de tração serão produzidas no membro sob carga de trabalho, em seguida, será denominado parcialmente protendido.
Vantagens do sistema de protensão
Redução da corrosão do aço
Aumento da durabilidade
Maior momento de inércia (maior rigidez)
Menos deformações (maior facilidade de manutenção)
Aumento da capacidade de cisalhamento
Adequado uso em vasos de pressão, estruturas de retenção de líquidos
Melhor desempenho (resiliência), sob carregamento dinâmico e fadiga
Maior utilização em construção de pontes, edifícios com grandes espaços sem colunas
Construção rápida
Melhor controle de qualidade
Manutenção reduzida
Adequado para a construção repetitiva
Uso múltiplo da cofragem
Redução de cofragem
Diferenciais no concreto protendido
Existe confusão sobre o que é concreto protendido e a diferença entre ele e o concreto armado. Em concreto protendido, o aço de alta resistência é usado e terá que ser alongado muito antes de sua força ser totalmente utilizada.
Se o aço de protensão simplesmente for enterrado com um concreto armado comum, o material ao redor quebrará muito antes de a força total do aço ser desenvolvida. Daí a necessidade de pré-esticar o aço em relação ao concreto. Ao pré-esticar e ancorar o aço contra o concreto, tensões e deformações desejáveis são produzidas em ambos os materiais. O conjunto de estresse e tensões comprimidas configuram melhor na tração do aço de concreto.
Essa ação combinada, permite a utilização segura e econômica de dois materiais que não podem ser alcançados por aço enterrado em concreto como é feito no concreto armado comum. Portanto, o concreto protendido é nada mais que uma extensão das aplicações do tipo armado para incluir aços de elevada resistência à tração.
O sistema de protensão, por sua vez, garante muitas vantagens para a engenharia. Com esse sistema, a probabilidade de sucesso, segurança e resistência é muito maior.
