A protensão, uma técnica consolidada, tem sido um estímulo fundamental no desenvolvimento das estruturas de concreto, viabilizando a construção de elementos mais leves, com vãos maiores e maior capacidade de resistência à fissuração. Além da protensão mecânica tradicional, surgiram outras abordagens promissoras, como o uso de cordoalhas de fibra de carbono reforçada com polímero (CFRP), um material mais leve e resistente. Outra inovação é a protensão química, na qual as tensões internas de reforço são geradas sem a necessidade de ação mecânica de um elemento externo. No entanto, a protensão química ainda é uma área pouco explorada e com grande potencial de pesquisa. Para avançar nesse campo, a criação de modelos numéricos de elementos finitos tem sido uma solução prática e eficiente. Esses modelos permitem analisar uma ampla gama de variáveis e prever o comportamento de sistemas complexos de forma mais rápida e precisa do que os testes em escala real. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi desenvolver um modelo de elementos finitos capaz de prever as tensões resultantes da protensão química em materiais cimentícios. Foram adotadas estratégias que incluíram a caracterização experimental das pastas cimentícias, a criação de três modelos numéricos para análise das tensões normais e de cisalhamento, a calibração da retração química e a aplicação da retração ao componente cimentício. O principal input adotado no modelo foi a quantificação do deslocamento vertical obtido no ensaio experimental de retração química para poder assumir a hipótese da dilatação volumétrica. Os resultados obtidos indicaram que o modelo desenvolvido apresentou um desempenho adequado, permitindo a calibração dos dados experimentais de retração química da pasta de cimento e da pasta de cimento com silicato de sódio. A aplicação da retração química em ambas as camadas evidenciou a necessidade de combinar as cinéticas de retração e expansão para melhorar as tensões de protensão. Além disso, a fim de aprimorar a compressão dos resultados, especialmente no estado endurecido, é essencial adotar um modelo que considere a transição do estado fluido para o sólido.

Prestressing, a well-established technique, has been a fundamental stimulus in the development of concrete structures, making it possible to build lighter elements with longer spans and greater resistance to cracking. In addition to traditional mechanical prestressing, other promising approaches have emerged, such as the use of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) strands, a lighter and more resistant material. Another innovation is chemical prestressing, in which internal reinforcement stresses are generated without the need for mechanical action by an external element. However, chemical prestressing is still a little-explored area with great research potential. To advance in this field, the creation of finite element numerical models has been a practical and efficient solution. These models make it possible to analyze a wide range of variables and predict the behavior of complex systems more quickly and accurately than full-scale tests. In this context, the aim of this study was to develop a finite element model capable of predicting the stresses resulting from chemical prestressing in cementitious materials. Strategies were adopted that included the experimental characterization of cement pastes, the creation of three numerical models to analyze normal and shear stresses, the calibration of chemical shrinkage, and the application of shrinkage to the cementitious component. The main input adopted in the model was the quantification of the vertical displacement obtained in the experimental chemical shrinkage test to assume the hypothesis of volumetric expansion. The results obtained indicated that the model developed performed adequately, allowing for the calibration of experimental data on chemical shrinkage of cement paste and cement paste with sodium silicate. The application of chemical shrinkage to both layers highlighted the need to combine shrinkage and expansion kinetics to improve prestressing stresses. Furthermore, to improve the compression results, especially in the hardened state, it is essential to adopt a model that considers the transition from the fluid to the solid state.