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ESTUDO TERICO DE REFORO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO
Ricardo Jos Carvalho Silva1
Carla Simone de Albuquerque2 RESUMO - A necessidade de se
reforar uma estrutura ocorre a partir do momento em que o elemento
estrutural no mais capaz de suportar o au-mento de esforos. Este
trabalho visa a complementar os estudos tericos sobre reforo, assim
como avaliar o comportamento de vigas de concreto armado reforadas
mediante trs tcnicas distintas de reabilitao: adio de barras de ao
de diferentes dimetros, chapas de ao e lminas de fibras de carbono,
utilizando tambm adesivo de base epxi e parafusos autofixantes.
Alguns ensaios realizados por pesquisadores foram analisados e
comparados em relao s vantagens e desvantagens dos diferentes
reforos utilizados. Dessa forma, pretende-se mostrar a importncia
do reforo de vigas em concreto armado, assim como verificar o uso
de materiais adequados para possibilitar uma melhor avaliao do
comportamento estrutural nas vigas. Palavra-Chave: Vigas. Concreto
Armado. Estrutura. Reforo.
1 INTRODUO
comum nas estruturas de concreto armado a ocorrncia de
patologias associadas a falhas de projeto ou incidncia de agentes
agressivos nos elementos estruturais. Resistncia e durabilidade so
algumas das principais caractersticas do concreto armado; por isso
considerado um dos materiais mais importantes para a engenharia
estrutural. Devido a essa caracterstica, muitos acham que um
mate-rial eterno. Logo, necessrio esclarecer que as estruturas
construdas com concreto armado no so eternas, pois com o passar do
tempo elas se deterioram e, dessa forma, precisam de conservao e
manu-
1 Professor doutor, curso de engenharia civil, Universidade
Estadual Vale do Acara. E-mail: [email protected],
Sobral-CE.
2 Aluna de graduao, iniciao cientfica, curso de Engenharia
Civil, Universidade Estadual Vale do Acara. E-mail:
[email protected], Sobral-CE.
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teno, para que possam ter a vida til para a qual foram
projetadas, sendo necessria tambm uma boa execuo de projeto para
evitar uma degradao prematura.
A necessidade de reparar estruturas de concreto armado uma
realidade frequente. Reforar estruturas de concreto armado tem sido
uma das mais importantes atividades da Engenharia civil. Neste
traba-lho ser apresentado o reforo com barras de ao de diferentes
dime-tros, chapas de ao e fibras de carbono em vigas de concreto
armado.
Essas tcnicas se caracterizam pela unio dos elementos de re-foro
superfcie de concreto por meio de uma resina base de epxi com
grande capacidade de aderncia. Essa resina um elemento de grande
importncia para a execuo do reforo, pois ela a respons-vel pela
transmisso integral dos esforos do elemento a ser reforado para o
elemento de reforo.
O objetivo maior desta pesquisa mostrar a importncia do reforo
de vigas em concreto armado, assim como verificar o uso de
materiais adequados, para possibilitar uma melhor avaliao do
com-portamento estrutural nas vigas.
2 REFORO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
As patologias apresentadas por algumas estruturas e a
necessi-dade de aumento da capacidade de carga de outras fizeram
com que diversas tcnicas fossem desenvolvidas para o reforo de
vigas de con-creto armado. Inmeros estudos tm demonstrado que
atualmente existe uma enorme quantidade de estruturas de concreto
armado ina-dequadas ao uso. Dentre os motivos que provocam esta
inadequao, podem ser citados: erros de projeto e de execuo,
utilizao indevida, ausncia de manuteno e danos acidentais (incndios
ou colises). No reforo de uma estrutura de concreto armado, faz-se
necessria a identificao do tipo de solicitao que est
sobrecarregando a pea, podendo ser: momento fletor, esforo
cortante, momento toror, es-foro normal ou mais de uma solicitao
simultnea. Para cada situa-o haver um tipo de reforo estrutural que
se adequar melhor tc-nica e economicamente.
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Segundo Campos (2006), quando se fala em manuteno, recuperao ou
restaurao de estruturas, torna-se necessrio conhecer os principais
materiais utilizados na sua construo, de forma que um perfeito
entendimento da soluo estrutural inicial possa ser obtido,
facilitando assim a escolha do material a ser utilizado no processo
de reabilitao.
Estruturas de concreto estrutural, assim como qualquer mate-rial
construtivo, possuem uma vida til estimada em funo da sua utilizao
em servio. Entende-se por vida til o perodo de tempo durante o qual
as caractersticas das estruturas de concreto so manti-das, sem
exigir medidas extras de manuteno e reparo. A norma bra-sileira NBR
6118 (2014) estabelece como exigncias de durabilidade que as
estruturas de concreto devem ser projetadas e construdas de modo
que, sob as condies ambientais previstas na poca do projeto, e
quando utilizadas conforme preconizado em projeto, conservem sua
segurana, estabilidade e aptido em servio durante um perodo m-nimo
de 50 anos, sem exigir medidas extras de manuteno e reparo.
Quando uma estrutura no mais capaz de resistir s cargas a que
est submetida, ou quando estas so indevidamente aumentadas,
torna-se necessrio refor-la. O reforo pode ser executado por
di-versos materiais, como: concreto, barras de ao, chapas metlicas,
compsitos de fibras e resinas.
2.1 Reforo mediante aplicao de barras de ao e adesivo
estrutural
A reabilitao de vigas atravs da adio de barras de ao e a-desivo
estrutural de base epxi objeto principal deste trabalho. De acordo
com Almeida (2001), essa tcnica de reforo executada sem aumento da
seo e deve ser realizada por meio da abertura de sulcos
longitudinais na face da viga que apresenta deficincia de
armaduras. Nesses sulcos so introduzidas as armaduras de reforo,
preenchendo-se, posteriormente, os espaos vazios com adesivo
estrutural epxi ou com argamassa expansiva de alta resistncia, para
evitar retrao.
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Dentre as principais vantagens desse reforo, destaca-se o am-plo
conhecimento dos materiais e das tcnicas utilizadas, o baixo custo
quando comparado a outras tcnicas de reforo e a rapidez na execu-o.
Deve-se salientar que as armaduras podem ser distintamente
soli-citadas, especificamente se a viga no foi totalmente
descarregada an-tes da interveno. Este mtodo apresenta a vantagem
de no aumen-tar a altura da viga, no interferindo na esttica da
estrutura nem inter-vindo em outros elementos estruturais para a
realizao da reabilita-o.
O reforo por meio de barras de ao e adesivo estrutural pode ser
muito eficiente, considerando que os materiais empregados tm
propriedades que favorecem a reabilitao da estrutura,
principalmente quando se trata de reforo flexo de vigas, visto que
o ao muito resistente a solicitaes de trao. Para intensificar a ao
do ao, utili-za-se o adesivo estrutural de base epxi, que, alm de
aumentar a resis-tncia mecnica, proporciona uma excelente aderncia
do reforo ao concreto, pois de acordo com Escobar (2003), a funo do
adesivo garantir a aderncia do ao com o concreto, estabelecendo,
assim, a integridade do conjunto reforo/epxi/concreto.
A escolha do adesivo a ser utilizado importantssima, uma vez que
uma grande parte do comportamento mecnico do reforo depende dele.
Logo, extremamente necessrio conhecer as proprie-dades das resinas
epxidas, bem como seu funcionamento. Devido a sua consistncia
firme, costuma-se usar em obras a resina epxi Sika-dur 31, visto
que esta no to fluida quanto as demais variaes do produto,
oferecendo a consistncia ideal para reforo em elementos estruturais
verticais, bem como na face inferior de vigas. Conforme o
fabricante, no necessria a aplicao de resina de imprimao neste
sistema de reforo, nem a utilizao de argamassa de regularizao. 2.2
Reforo por adio de chapas de ao coladas
Esta tcnica surgiu em torno dos anos 1960, e desde ento v-rias
pesquisas foram realizadas para estudar o comportamento da
es-trutura reforada.
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Segundo Silveira (1997), ao mesmo tempo em que Frana e frica do
Sul desenvolviam seus trabalhos, nas dcadas de 1970 e 1980, foi com
os pesquisadores ingleses, como R. N. Swamy, R. Jones e G. C. Mays,
que a tcnica das chapas coladas teve um nvel de utili-zao prtica
antes no alcanado, isso porque foi realizada uma srie de ensaios e,
consequentemente, um grande nmero de dados que possibilitaram
ajustar um modelo matemtico com resultados confi-veis.
O reforo por adio de chapas metlicas coladas caracteri-zado pela
unio da superfcie de concreto a chapas de ao atravs de uma resina
com alta capacidade de adeso e resistncia mecnica. uma opo para
reforo de elementos de concreto, de rpida e simples execuo,
recomendada principalmente quando necessrio reforar a estrutura em
um tempo curto ou no possvel fazer grandes altera-es na geometria
da pea. No final do processo, tem-se um elemento estrutural
composto por concreto-resina-ao, o que possibilita estru-tura uma
resistncia maior ao esforo cortante e ao momento fletor. de
fundamental importncia que a resina utilizada para fazer a colagem
concreto-ao seja de qualidade comprovada e a superfcie do concreto
e do ao sejam preparadas.
2.3 Reforo com fibras de carbono
As fibras de carbono comearam a ser comercializadas no princpio
da dcada de 1960, aps extenso programa de pesquisa de-senvolvido
nos Estados Unidos, Inglaterra e Japo (EMMONS et. al. 1998).
A ideia de reforar estruturas de concreto armado com fibras de
carbono surgiu no incio dos anos 1980 no Japo. Os abalos ssmi-cos
nessa regio da sia, causando diversos danos s estruturas,
mos-traram a necessidade de recuperao e reforo em curto intervalo
de tempo. Esses foram os principais aspectos considerados para
utiliza-o desse material no confinamento de pilares (MACHADO,
2002).
As fibras de carbono podem ser tambm utilizadas para o au-mento
da capacidade resistente flexo e ao esforo transversal de
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vigas e lajes, processo que, no entanto, exige muito cuidado no
desen-volvimento dos detalhes que devem ser adotados para o sistema
de amarrao do compsito, assim como a mais detalhada anlise das
tenses de deslizamento na interface entre o compsito e o concreto
(SOUZA, et. al. 1999).
Quando se faz a opo por recuperar uma estrutura de concre-to,
deve-se procurar empregar tcnicas e materiais que proporcionem as
propriedades mecnicas desejadas e o maior perodo de vida til
possvel. Por esse motivo, o uso do concreto reforado com fibras tem
se mostrado uma alternativa interessante.
3 MATERIAIS, MTODOS E RESULTADOS
No se pode dizer que o interesse pelas causas e formas de
so-lucionar a degradao de estruturas de concreto armado recente. J
em 1856, Robert Stevenson, presidente do Instituto Britnico de
En-genharia, recomendava que os acidentes ocorridos deviam ser
estuda-dos, analisados e divulgados, pois nada seria to til e
instrutivo para os profissionais da engenharia como o conhecimento
deles e os meios empregados em sua reparao (CNOVAS 1988). Apesar
disso, so-mente aps o colapso de grandes estruturas que ocorreram
em todo o mundo, percebeu-se com mais intensidade o surgimento de
empresas especializadas em diagnosticar as causas da degradao e as
formas de reabilitar estruturas de concreto. Entretanto, ainda
existe uma grande carncia de conhecimento a respeito de como se
comportam as estru-turas reabilitadas. A anlise destes dados
permitir verificar se h dife-renas entre o comportamento das vigas
reabilitadas e o comporta-mento observado nos programas
experimentais desenvolvidos por alguns pesquisadores.
3.1 Reabilitao por adio de barras de ao
Em relao reabilitao de vigas por adio de barras de ao de
diferentes dimetros e adesivo de base epxi, analisou-se o trabalho
realizado por CARNEIRO (2013).
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3.1.1 Ensaios realizados por Carneiro (2013)
Para o desenvolvimento deste trabalho, foram ensaiadas pelo
mtodo de ensaio de Stuttgart quatro vigas de sees transver-sais
retangulares medindo 10 cm x 15 cm e 80 cm de vo, ilustradas na
Figura 1. O detalhamento das armaduras das vigas mostrado na
Fi-gura 2. Deste modo, foi possvel estudar o reforo na regio
submeti-da flexo-compresso sem a presena do esforo cortante, no
seg-mento central do vo, e nas regies submetidas ao esforo cortante
constante, nos segmentos externos da viga.
Figura 1 - Vigas que foram ensaiadas (CARNEIRO, 2013)
Figura 2 - Detalhamento das armaduras das vigas (CARNEIRO,
2013).
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Na primeira etapa dos ensaios, as trs vigas que seriam
refor-adas foram devidamente posicionadas na prensa hidrulica, onde
receberam uma carga inicial de 5 kN, que logo em seguida foi
retirada, procedimento realizado a fim de acomodar os materiais da
viga e ga-rantir a eficcia nos resultados do ensaio.
Posteriormente, aplicou-se carga de forma progressiva at atingir o
valor 50 kN com o intuito de pr-fissurar as vigas, uma por vez.
O reforo das vigas V2, V3 e V4 foi feito atravs da adio de
barras de ao de 50 cm de comprimento e dimetro de 16 mm, 12,5 mm e
8 mm, respectivamente, fixadas com o adesivo estrutural de base
epxi. O procedimento de reabilitao se deu logo aps o
pr-fissuramento das vigas, que em seguida foram posicionadas e
recebe-ram a prvia marcao de 52 cm centralizados, para aplicao do
re-foro, como mostra a Figura 4.
Figura 4 Marcao de 52 cm para abertura dos sulcos (CARNEIRO,
2013).
Inicialmente foram feitas aberturas de sulcos longitudinais
na
face da viga. No momento da abertura dos sulcos, os quatro
estribos centrais foram cortados, a fim de que o ao utilizado como
reforo pudesse ser fixado de forma correta. Vale salientar que tal
procedi-mento no debilita a armadura transversal, visto que o
adesivo estrutu-ral promover a reabilitao destes, promovendo uma
unio eficiente entre ao e concreto. Em seguida, prosseguiu-se com a
limpeza dos sulcos, de modo a eliminar qualquer resqucio de
material que pudesse interferir na aderncia do reforo.
O adesivo estrutural utilizado foi o Sikadur 31, visto que
ofere-ce a consistncia ideal para reforo em elementos verticais,
assim co-
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mo na face inferior de vigas. Para aplicao do reforo nas trs
vigas, foi utilizada uma embalagem (A + B) de 1 kg do produto.
Inicialmente efetuou-se a homogeneizao dos componentes A e B
separadamente e, em seguida, foram misturados at obter um material
uniforme, ho-mogneo e sem grumos. A mistura da resina de base epxi
(embala-gem A) com o endurecedor (embalagem B) foi realizada
manualmente por cinco minutos aps a abertura dos sulcos, de acordo
com as indi-caes do fabricante. Em cada sulco foi aplicada, por
meio de uma esptula, uma camada de aproximadamente 2 mm do adesivo
estrutu-ral epxi, e logo aps foi introduzido o ao de forma
centralizada e equidistante dos extremos entre as armaduras
positivas da viga, preen-chendo-se, posteriormente, os espaos
vazios com o mesmo produto. A Figura 5 ilustra as vigas j reforadas
em fase de cura. Figura 5 Vigas, j reforadas, em fase de cura
(CARNEIRO, 2013).
A terceira etapa dos ensaios ocorreu sete dias aps a aplicao do
reforo, perodo em que ocorre a cura final do adesivo estrutural.
Verificava-se o surgimento de fissuras, bem como a evoluo das j
existentes, sempre demarcando-as com o auxlio de um pincel na cor
azul, procedendo-se dessa forma at ruptura das vigas, conforme
ilustram as Figuras 6, 7, 8 e 9. Desse modo, foi possvel fazer uma
anlise do modo de ruptura, verificar a aderncia do reforo e a
resis-tncia mecnica das mesmas.
Os resultados obtidos nos ensaios experimentais mostram os
valores de resistncia compresso e trao do concreto, bem como
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Figura 6 Viga V1 aps ruptura (CARNEIRO, 2013).
Figura 7- Viga V2 aps ruptura (CARNEIRO, 2013).
Figura 8 - Viga V3 aps ruptura (CARNEIRO, 2013).
Figura 9 - Viga V4 aps ruptura (CARNEIRO, 2013).
os mecanismos de ruptura das vigas submetidas ao ensaio de
Stutt-gart. Analisando-se esses resultados, foram identificadas as
causas de ruptura do elemento estrutural e avaliada a eficincia do
reforo apli-cado. Nos ensaios de Stuttgart reproduzidos em
laboratrio, foram verificados dois mecanismos de ruptura nas vigas
estudadas, a saber:
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flexo cisalhamento e cisalhamento. As trs vigas que seriam
reforadas foram submetidas a um ensaio de pr-fissurao com aplicao
de carga de 50 KN, posteriormente foram reabilitadas e, aps o
perodo de cura, submetidas ao ensaio de ruptura, enquanto a viga de
refern-cia foi submetida apenas ao ensaio de ruptura.
A viga V1 a referncia como parmetro para as demais vigas
ensaiadas. Por meio do ensaio de Stuttgart, foi aplicada carga na
viga a uma taxa de 10 kN em 10 kN. Sob um carregamento de 20 kN no
se observou nenhuma fissura. Com o aumento do carregamento at 30
kN, o concreto sofreu plastificao e esgotou sua resistncia trao,
ocasionando o aparecimento da primeira fissura. Ao prosseguir-se o
ensaio, mais fissuras foram surgindo e as que j existiam eram
intensi-ficadas, quando as tenses normais de trao passaram a ser
absorvi-das pela armadura longitudinal. A viga manteve-se no
carregamento de servio at atingir 120 kN com o aparecimento de um
total de 20 fis-suras visveis. Ao intensificar-se a carga, a viga
sofreu a ruptura com uma carga de 138 kN e passou a apresentar 22
fissuras visveis, como mostra a Figura 6.
A viga teve uma ruptura por flexo-cisalhamento com deforma-o
plstica excessiva do ao; isso se deve ao fato de o espaamento dos
estribos ter sido possivelmente alterado, concentrando-se a maior
parte destes prximo aos pontos de aplicao de carga, aumentando a
resistncia da viga flexo e promovendo um rompimento por flexo-
cilhamento, em vez de rompimento por flexo, como era esperado.
A viga V3, mostrada na Figura 8, assim como a viga V2 (Figura 7)
e V4 (Figura 9) foi inicialmente pr-fissurada atravs de uma carga
de 50 kN antes da aplicao do reforo, e surgiram 5 fissuras. Sua
rea-bilitao consistiu na adio de ao de dimetro 12,5 mm e adesivo
estrutural de base epxi. O ao foi inserido entre as armaduras
positi-vas de forma centralizada distante 15 cm das extremidades e
4,37 cm das laterais.
Na ltima etapa de ensaios, a viga V3 recebeu carga at a sua
ruptura. Vale salientar que surgiram pouqussimas fissuras entre os
pontos de aplicao de carga, como mostra a Figura 8. Verifica-se,
portanto, que o reforo foi eficiente, protegendo a viga de uma
ruptu-
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ra por flexo e causando pouca deformao nesta, uma vez que a
ar-madura longitudinal no atingiu seu patamar de escoamento,
manten-do-se no regime elstico. A pea rompeu por cisalhamento
devido baixa taxa de armadura transversal, como j era esperado.
O que se pode destacar das vigas V4 e V3, assim como na viga V2,
em comparao com a viga V1, o fato de o aparecimento de fissuras na
regio de flexo pura ter sido imensamente reduzido. Quanto carga de
ruptura de V3 ter sido inferior de V1, existe uma possvel explicao
para isso: o pr-fissuramento pode ter reduzido a resistncia mecnica
da viga V3, provocando uma deformao plstica da mesma.
Atravs dos resultados dos ensaios, pode-se observar que o
mecanismo de ruptura das vigas reforadas (V2, V3 e V4) foi por
cisa-lhamento, e a carga de ruptura destas pode se considerar que
foi a mesma, uma vez que apenas a viga V3 teve uma pequena variao
no valor, sendo este 90 MPa, que pode ser desconsiderado, visto que
fi-cou muito prximo da mdia das cargas de ruptura das vigas
refora-das de 93,3 MPa. Portanto, percebe-se que a diferena de
dimetro do ao no alterou nem na aderncia do reforo, nem no aumento
da resistncia mecnica da viga. 3.2 Reabilitao por adio de chapa de
ao
Em relao reabilitao de vigas por adio de chapas de ao, parafuso
e adesivo de base epxi, analisou-se o trabalho realizado por
CAMPAGNOLO (1997). 3.2.2. Ensaios realizados por CAMPAGNOLO
(1997)
No artigo apresentado por CAMPAGNOLO na XXVIII Jor-nadas
Sul-Americanas de Engenharia Estrutural, descreve-se o reforo de
vigas por meio de chapas de ao fixadas com parafusos, utilizando ou
no resina epxi.
No total foram ensaiadas 4 vigas (Quadro 1) com seo trans-versal
retangular de 12cm x 25cm, comprimento total de 2,50 m e vo
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livre de 2,35 m. As vigas foram submetidas a duas foras
concentradas aplicadas a 78,5 cm a partir do apoio. A armadura
longitudinal foi composta por duas barras de ao CA-50, de 10 mm de
dimetro, posi-cionadas no banzo tracionado e por duas barras de 6,3
mm, ao CA-50, colocadas no bordo comprimido. A armadura transversal
consistia de estribos de 6,3 mm espaados a cada 11 cm. As
resistncias ao es-coamento para barras de 10 mm e 6,3 mm foram
respectivamente 549 MPa e 657 MPa. As chapas de ao utilizadas no
reforo tinham 2,20 m de comprimento, 12 cm de largura e 2,8 mm de
espessura, com tenso mdia de escoamento de 326 MPa. Os parafusos
autofixantes utiliza-dos tinham 8 mm de dimetro e 80 mm de
comprimento, com resis-tncia ao cisalhamento de 13,5 kN, e ao
arrancamento, de 14,3 kN. O uso de parafusos neste tipo de reforo
foi introduzido por uma ques-to operacional, sendo responsveis por
manter a chapa na posio correta e sob presso at o endurecimento da
formulao epxi, no sendo mais necessrios aps o endurecimento da
resina. Entretanto, como o adesivo epxi pode se deteriorar se
exposto a elevadas tempe-raturas, os parafusos devem ser mantidos
para minimizar o risco de colapso da estrutura no caso de incndios.
Inclusive, de acordo com algumas referncias, recomenda-se o
dimensionamento do nmero e do dimetro dos parafusos para resistir
carga total do reforo, des-prezando a colaborao da resina,
delegando a estes elementos uma funo estrutural. Por este motivo,
Campagnolo levantou dvidas a respeito da real necessidade da resina
no reforo, uma vez que a reabi-litao fica com resistncia superior
necessria, e se props a investi-gar essa questo. Quadro 1 -
Caractersticas das vigas ensaiadas por CAMPAGNOLO (1997)
Vigas Caractersticas
V1 Vigas sem reforo
V2 Reforada com chapa de ao colada com resina epxi
V3 Reforada com chapa de ao com parafusos autofixantes
V4 Reforada com chapa de ao coladas com resina epxi e fixada com
parafusos autofixantes
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Os resultados experimentais foram comparados com previses
tericas obtidas a partir da utilizao de diferentes modelos. O
deta-lhamento das vigas ensaiadas e a posio dos parafusos usados
nas chapas de ao esto ilustrados nas Figuras 10, 11 e 12.
Figura 10 - Armadura longitudinal e reforo (CAMPAGNOLO,
1997).
Figura 11 - Armadura transversal e reforo (CAMPAGNOLO,
1997).
Figura 12 - Posio dos parafusos nas chapas das vigas V3 e V4
(CAMPAGNOLO, 1997).
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interessante observar que a fora de runa da viga V2 foi muito
prxima do valor previsto para o descolamento da chapa de ao. Neste
caso, a separao da chapa aconteceu simultaneamente ao rompimento da
viga. A diferena bsica entre o comportamento das vigas V2 e V4 foi
que, para esta ltima, no houve descolamento da chapa de ao no
instante da runa, indicando que os parafusos autofi-xantes, apesar
de no aumentarem a capacidade ltima da pea reabili-tada, conseguem
melhorar as condies de ancoragem da chapa de ao, evitando o
destacamento de suas extremidades.
Observando a evoluo das flechas, Campagnolo verificou uma boa
aproximao entre os valores previstos e os experimentais. Observou
ainda que este tipo de reforo, alm de incrementar a m-xima
capacidade portante das vigas, tambm aumenta significativa-mente a
rigidez das mesmas. No caso da viga V3, reforada com chapa fixada
apenas por parafusos, obteve-se a menor rigidez, sendo as fle-chas
experimentais maiores que as determinadas teoricamente. Isto
ocorreu porque a chapa no estava perfeitamente aderida ao concreto
do substrato, uma vez que sua fixao foi feita apenas atravs de
para-fusos, permitindo o deslizamento relativo da chapa em relao
viga. Este comportamento tambm fica confirmado ao se compararem os
valores experimentais e tericos das deformaes na armadura
longi-tudinal tracionada no meio do vo.
Diante destas observaes, o autor concluiu que a resina
re-almente necessria para garantir um bom desempenho do elemento
reforado, pois a fixao da chapa apenas com parafusos no
propor-ciona o mesmo incremento de rigidez para a viga reabilitada.
Alm disso, a resina proporciona um comportamento solidrio da pea
de-vido aderncia, distribuindo melhor os esforos na estrutura.
Outro aspecto a ser ressaltado a importncia de uma ancora-gem
adequada da chapa de reforo para garantir que os esforos na
extremidade deste elemento sejam transmitidos ao corpo da viga.
Esta ancoragem pode ser feita pela colocao de chapas coladas nas
laterais da viga ou por parafusos (conforme constatado na viga V4).
A no utilizao destes dispositivos pode conduzir a uma separao
prematu-ra da chapa.
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3.3 Reabilitao por adio de lminas de fibra de carbono
Em relao reabilitao de vigas por adio de lminas de fi-bra de
carbono, analisou-se o trabalho realizado por Duarte (2011). 3.2.2.
Ensaios realizados por Duarte (2011)
Duarte realizou um trabalho cujo objetivo era estudar o reparo
de fissuras por meio da injeo de resinas epxidas e determinar a
influncia deste reparo no comportamento mecnico das vigas de
concreto armado, quando aplicadas antes da operao do reforo com
laminados de fibras de carbono.
O estudo experimental consistiu na ruptura por flexo de vigas de
concreto armado referenciais, vigas que tenham sido fissuradas,
reparadas e posteriormente reforadas e vigas apenas fissuradas e
re-foradas. No total, foram ensaiadas seis vigas, sendo 2 de
referncias vigas V1 e V2, duas sujeitas a um carregamento de
fissurao e refor-adas atravs da colagem de laminados de fibra de
carbono vigas V2 e V3 e duas sujeitas a carregamento de fissurao,
posteriormente re-paradas com injeo de resina epxi nas fissuras e
finalmente refora-das atravs da colagem de laminados de fibra de
carbono vigas V5 e V6. O comprimento total das vigas era de 3,30
metros e sua seo transversal era tipo T. A figura 13 ilustra a
geometria da seo trans-versal das vigas e o detalhamento das
armaduras, respectivamente.
Figura 13 - Geometria da seo transversal e detalhamento de
armadura (DUARTE, 2011).
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Para o reforo por meio da injeo foi utilizada a resina epxi
Sikadur-52 de alta resistncia e baixa viscosidade, desenvolvida
para o preenchimento de fissuras e para o preenchimento dos
orifcios resul-tantes da operao de injeo.
Os materiais utilizados no sistema de reforo de fibra de
car-bono foram laminados de fibra de carbono, e para a colagem
estrutu-ral dos laminados foi utilizada resina epxi desenvolvida
para colagem de laminados de fibra de carbono composta de dois
componentes para mistura. As vigas foram ensaiadas flexo conforme a
Figura 14, com o carregamento aplicado atravs de um atuador
hidrulico, de forma concntrica e equidistante dos apoios. Durante
os ensaios foram utili-zados defletmetros a meio vo e nos pontos de
carregamento da viga. Figura 14 - Ensaio flexo da viga de concreto
armado (DUARTE, 2011).
Nas vigas V3 e V4 foi aplicado um carregamento pelo qual foi
possvel verificar fissuras com uma abertura aproximadamente
igual a 0,3 mm. Em seguida, foram feitos furos interceptando os
planos de fissuras nas laterais das vigas; posteriormente, atravs
de injetores, foi inserida a resina, e logo aps aplicada a
argamassa para preenchimento dos furos, conforme a Figura 15.
Nas vigas V5 e V6 foi efetuado o mesmo procedimento usado para
as vigas V3 e V4, e em seguida aplicado o reforo de fibras de
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carbono. Nesta operao foi seguido o procedimento recomendado
pelo fabricante. O laminado foi colocado na viga na posio
Figura 15 - Aplicao de resina atravs de injetores (DUARTE,
2011).
pretendida, com algum cuidado, sendo segurado pelas suas
extremida-des, conforme Figura 16. Quanto aplicao do laminado na
viga, procurou-se no exercer presso excessiva sobre o mesmo, de
forma a no alterar a espessura da resina.
Figura 16 - Aplicao dos laminados de fibra de carbono
(DUARTE,
2011).
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Duarte verificou no seu estudo experimental uma rigidez inici-al
de 43% superior nas vigas reparadas, apresentando deformaes
inferiores para o mesmo nvel de carregamento. Todavia, nas mesmas
vigas, alm de se assistir o escoamento das armaduras de trao para
carregamentos inferiores, a reduo de rigidez aps o escoamento das
armaduras mais notria; no entanto, perto do ponto de ruptura, a
deformao das vigas era semelhante em ambos os tipos de
tratamen-to.
Duarte observou ainda que, por outro lado, a introduo de resinas
nas fendas trouxe benefcios referentes fissurao do concre-to, visto
que se verificou um reduzido surgimento de novas fissuras para as
vigas reparadas, ao contrrio do verificado nas vigas que no foram
alvo de reparao, onde foi visvel o aparecimento de fissuras na zona
inferior, com o espaamento reduzido entre as mesmas. Ainda que no
tenha sido comprovado de forma evidente o aumento da re-sistncia
mecnica nas vigas reparadas, Duarte explica que se deve fazer a
reparao das fissuras com injeo de resinas.
4 CONCLUSO
Os mtodos de reforo apresentados neste trabalho so uma tima
alternativa quando no possvel modificar a geometria da se-o
transversal. Deve-se ter bastante ateno durante o processo
exe-cutivo usando mo de obra qualificada para o procedimento, uma
vez que o ponto mais importante, tanto para o reforo com fibras de
car-bono quanto para o reforo com chapa de ao e barras de ao, a
perfeita unio entre o elemento de reforo e o elemento a ser
refora-do (concreto), que promovida pela resina epoxdica. Tambm de
fundamental importncia que se faa um tratamento prvio da superf-cie
de concreto para que as condies estabelecidas durante o proces-so
de clculo sejam atendidas.
De acordo com Carneiro (2013), de um modo geral, pode-se afirmar
que o reforo por meio da adio de barra de ao e resina e-pxi
eficiente, principalmente quanto aderncia, que se mostrou
satisfatria, considerando que o adesivo estrutural no
apresentou
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retrao plstica e no houve arrancamento do reforo. Verificou-se
tambm que o aumento do dimetro das barras de ao utilizadas como
reforo no alterou a resistncia mecnica da pea nem apresentou
variaes quanto aderncia reforo-substrato. A reabilitao apenas mudou
o mecanismo de ruptura das vigas, alertando para a aplicao de um
reforo para a armadura transversal a fim de combater tambm o esforo
cortante, para que, desse modo, a reabilitao seja ainda mais
eficaz.
O reforo com lminas de fibra de carbono aumenta a resis-tncia
das vigas flexo, diminui o deslocamento, diminui a quantida-de e as
aberturas das fissuras, quando comparado com vigas sem re-foro.
Atravs dos resultados do estudo experimental, Duarte (2011)
observou que no houve acrscimo de resistncia mecnica nas vigas
reparadas com resina epxi e reforadas com fibra de carbono quando
comparadas com as vigas apenas reforadas com fibra de carbono. Por
outro lado, a rigidez inicial observada nas vigas reparadas
claramente superior das vigas apenas reforadas.
O reforo atravs de chapas de ao coladas com resina epxi , sem
dvida, mais simples de ser executado. Todavia, a possibilidade de
substituir a resina pela argamassa eliminaria muitos problemas
gerados pela dificuldade em se determinar qual a formulao adequada
da resi-na em funo das caractersticas ambientais. Alm disso,
Campagnolo (1997) indicou que mesmo as peas reforadas com chapas de
ao coladas com resina epxi necessitam de dispositivos especficos de
ancoragem. Isso acarretaria tambm trabalhos mais pesados de
prepa-rao de ancoragem em alguns trechos da viga, podendo ser
usados parafusos autofixantes. Outro inconveniente que seria
eliminado ao substituir a resina pela argamassa a preocupao com
elevadas tem-peraturas, o que pode provocar a deteriorao da resina
e, consequen-temente, a separao da chapa de ao do substrato.
Compreende-se que a necessidade do desenvolvimento de
al-ternativas para solues de engenharia, como o reforo de vigas de
concreto armado, um caminho que deve ser percorrido. Para tanto,
devem ser desenvolvidos estudos a fim de garantir resultados
precisos, e consequentemente contribuir para o desenvolvimento de
produtos,
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mtodos e processos que auxiliem na construo civil de forma
eficaz e com qualidade.
Finalmente, constatou-se que o estudo desenvolvido, apesar de no
esclarecer completamente todas as dvidas sobre a reabilitao e
reforo de vigas de concreto armado, forneceu informaes
interes-santes que contriburam, mesmo que de forma parcial, para
esclarecer o comportamento de tais peas.
THEORETICAL STUDY OF STRENGTHENING OF
REINFORCED CONCRETE BEAMS
ABSTRACT The necessity of reinforcing a structure occurs from
the time when the structural member is no longer able to support
the increase of effort. This work seeks to complement the
theoretical studies of reinforcement, as well as evaluate the
behavior of reinforced concrete beams strengthened by three
different rehabilitation techniques: adding steel bars of different
diameters, steel sheet and strip of carbon fiber, using also epoxy
based adhesive and self-supporting screws. Some tests were
conducted by researchers, analyzed and compared against the
advantages and disadvantages of different reinforcements used.
Thus, it is intended, throughout this research to show the
importance of strengthening of reinforced concrete beams, as well
as verify the use of suitable materials to enable a better
assessment of structural behavior in beams. Keywords: Beams. Armed
concrete. Structure. Boost.
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