Viga de ponte em concreto protendido (Divulgação/ Arte Pontes Consultoria e Projetos)

A protensão é uma técnica utilizada para construir a maioria das pontes e viadutos de concreto. Caracteriza-se pelo emprego de elementos estruturais de concreto armado comprimidos por cordoalhas tensionadas que atravessam o interior das peças. Esse estado de tensões melhora a resistência da estrutura e seu comportamento sob diversas condições de carga, viabilizando tecnicamente projetos com vãos maiores entre pilares.

Antes de a protensão ser utilizada, as soluções adotadas para vencer vãos maiores eram pontes em arco de concreto armado, pontes em treliças metálicas e pontes em arco metálico. Contudo, esses sistemas foram praticamente abandonados devido ao alto custo, quando comparados com vigas caixão de concreto protendido. Para vãos acima de 200 metros, hoje se utilizam sistemas estruturais mais sofisticados, como pontes estaiadas (suspensas por cabos inclinados) ou pontes em treliças metálicas.

MATERIAIS EMPREGADOS

O concreto protendido deve ter resistência superior a do concreto armado. Os especialistas recomendam que seja de, no mínimo, 35 MPa, muito embora algumas normas técnicas admitam valores um pouco menores. “Para isso exige-se um rigoroso controle sobre o processo de produção do concreto. Devem ser feitos ensaios de compressão do concreto, o controle do cimento, dos agregados miúdos e graúdos e do fator água–cimento”, detalha Sérgio Marques Ferreira de Almeida, sócio e diretor técnico da Arte Pontes Consultoria e Projetos.

Além da maior resistência à compressão, deve-se assegurar que o concreto apresente baixa permeabilidade e boa compacidade para proteger as armaduras ativas e passivas da corrosão. “É necessário assegurar, ainda, que o concreto apresente um rápido crescimento da sua resistência característica para absorver as elevadas tensões produzidas nas regiões de entrada da protensão. Para que todos esses requisitos sejam atendidos, são utilizados aditivos químicos que não prejudicam as armaduras. Por fim, uma cura rigorosa é indispensável para assegurar estas condições”, explica Sérgio.

Em vãos pequenos, de até 25 metros, vigas isostáticas de concreto protendido podem gerar custos mais elevados que as vigas de concreto armado
Mauro Lemos de Faria, engenheiro da Enescil Engenharia de Projetos

Os aços empregados em peças protendidas devem apresentar alto limite elástico, devido às elevadas tensões tração aplicadas. Além disso, as perdas de tensão sofridas pelo material devem representar uma pequena fração da tensão inicial implantada. Os aços de protensão são constituídos por barras rosqueadas, fios com diâmetros de 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm e 9 mm ou cordoalhas formadas pela reunião de fios de 7 fios, sendo um central e seis em forma de trança em torno do fio central.

A protensão é feita com auxílio de macacos hidráulicos implantados nas extremidades das vigas. Esses equipamentos são presos nas pontas das cordoalhas para tracionar o cabo até o alongamento correspondente à força que se deseja implantar. “O acionamento dos macacos hidráulicos é feito por meio de bombas elétricas, que injetam óleo sob pressão no interior do macaco e distendem o pistão que faz o alongamento dos cabos”, informa Sérgio.

Os cabos de protensão são alojados em bainhas metálicas galvanizadas, preenchidas com nata de cimento e areia, cuja função é proteger o aço dos cabos contra a corrosão e reestabelecer a aderência entre os cabos e o concreto que os envolve.

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Estrutura metálica

Espaçadores de argamassa para centralização de armaduras

Cimento branco

SISTEMAS UTILIZADOS

Mauro Lemos de Faria, engenheiro da Enescil Engenharia de Projetos, salienta que o método mais empregado em obras de pontes e viadutos, por resultar em menor custo, é a pós-tração interna aderente, em que o tensionamento é feito após o concreto ter adquirido resistência.

Em pontes e viadutos com vigas pré-moldadas, também pode ser empregada a pré-tração, em que os cabos são tensionados antes do concreto ser lançado dentro das formas. “Nesse caso é necessário utilizar um processo industrializado, em que as cordoalhas de aço são tracionadas em pistas de protensão. Essa pista tem a função de mantê-las tracionadas enquanto a viga é moldada e as envolve. Quando o concreto adquirir resistência suficiente, as cordoalhas são cortadas, aliviando a pista de protensão e comprimindo a viga”, descreve Mauro.

Os especialistas ponderam algumas vantagens e desvantagens do concreto protendido. De acordo com Sérgio Marques, da Arte Pontes, o emprego do sistema construtivo pode proporcionar de 15% a 25% de economia no concreto e de até 50% no aço. Como a protensão elimina ou reduz as tensões de tração no concreto, a penetração de agentes nocivos é reduzida e o aço fica protegido contra a corrosão.

É necessário assegurar que o concreto apresente um rápido crescimento da sua resistência característica para absorver as elevadas tensões produzidas nas regiões de entrada da protensão
Sérgio Marques Ferreira de Almeida, sócio e diretor técnico da Arte Pontes Consultoria e Projetos

“Além disso, a estrutura é submetida a uma prova de carga no ato da protensão, com tensões no concreto e no aço superiores às que estes materiais estarão submetidos em serviço. Se a peça tiver a resistência ideal durante essa fase, dificilmente apresentará problemas”, explica Sérgio. “Com a adoção da Protensão, abre-se um leque de possibilidades de métodos construtivos mais econômicos e ágeis, como balanços sucessivos, empurramentos sucessivos, sistema de treliças autolançáveis, entre outros”.

Entre as principais desvantagens apontadas por Sérgio está a necessidade de aplicação de equipamentos especiais, como os dispositivos de ancoragem dos cabos de protensão, bainhas, purgadores, macacos hidráulicos e bombas elétricas. “O correto manuseio dos macacos de protensão e das bombas elétricas de injeção da nata de cimento no interior das bainhas exige mão de obra bastante qualificada”, observa.

Mauro Lemos, da Enescil, ressalta que dependendo do tamanho do vão a ser vencido, o concreto protendido é vantajoso em relação a outros tipos de estrutura. “Mas em vãos pequenos, de até 25 metros, vigas isostáticas de concreto protendido podem gerar custos mais elevados que as vigas de concreto armado”, explica.

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COLABORAÇÃO TÉCNICA

Sérgio Marques Ferreira de Almeida, sócio e diretor técnico da Arte Pontes Consultoria e Projetos

Mauro Lemos de Faria, engenheiro da Enescil Engenharia de Projetos

Protensão viabiliza pontes e viadutos com grandes vãos