Concreto Protendido na Pré-fabricação (1)

Concreto protendido é criar deliberadamente esforços contínuos em um elemento estrutural para melhorar seu comportamento em serviço e aumentar a sua resistência. Peças protendidas são fabricadas desde vigotas para uma casa até vigas para pontes de grandes vãos, com aplicações tão variadas como dormentes de concreto a estruturas de grandes vãos para armazenamento industrial.

Alguns conceitos de design estão colocados nesta publicação, mas, é bom lembrar que o concreto protendido é regido em nosso país pela norma brasileira da ABNT NBR6118.

Porque o concreto protendido?

Graças a combinação do concreto com o aço pré-esforçado é possível produzir em um elemento estrutural, esforços e deformações que contrastem  totalmente ou parcialmente aos que são produzidos pelas cargas gravitacionais que atuam no elemento, chegando-se a design muito mais eficientes.

A figura abaixo demonstra o diagrama de momento fletor devido a uma carga vertical “W” e a força de protensão “P”, para uma viga simplesmente apoiada. Temos neste exemplo, que a carga vertical e a força de protensão são as mesmas para estas três vigas, temos então os diagramas de momentos devidos as distintas condições de utilização:

A viga 1 tem uma carga distribuída  “W” e o centro de gravidade se encontra no eixo neutro da seção, neste caso temos P=zero.

O que se demonstra na viga 2: Quando é colocado uma protensão axial “P” é produzido um momento constante devido a excentricidade desta força “P” que faz diminuir a ação da carga distribuída “W”. 

Na viga 3 temos uma distribuição de momentos devida a força de protenção “P” com força similar a viga 2, mas temos que “P” é colocado com uma pequena excentricidade nos extremos e com máxima excentricidade no meio da viga, é um meio eficiente de efeito das cargas em cada seção da viga.

A segunda figura mostra os diagramas dos esforços cortantes para as mesmas situações de 1 a 3. Pode se notar que existe o efeito contrário ao dos momentos fletores, não melhora com as forças de protensão embora sendo apenas de forças axiais, isto ocorre porque o esforço de protensão provoca compressões diminuindo as tensões sobre “W” nas fibras inferiores, As vigas 2 e 3 as tensões são ainda menores quando ocorre o pré-esforço excêntrico. Nas extremidades da viga 1 e 3 existem apenas esforços de compressão enquanto que na viga 2 temos tração e compressão devido à existência do esforço pré-excêntrico, estes esforços são maiores do que as vigas 1 e 3.

Comparando as vigas I, II e III, representados nas Figuras abaixo temos a conclusão que o aço de protensão diminui ambas as tensões de tração e os momentos em seção no centro da viga. Os efeitos secundários da protensão como os mementos e esforços excessivos dos extremos da viga 2 podem ser suprimidos ou serem inibidos com procedimentos sensíveis encamisando as cordoalhas ou com técnicas similares