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Reforço de estruturas de concreto armado com compósitos de
polímeros reforçados com fibra de carbono Julho/2017
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ISSN 2179-5568 - Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia -
13ª Edição nº 012 Vol.01/2017 Julho/2017
Reforço de estruturas de concreto armado com compósitos de
polímeros reforçados com fibra de carbono
Paloma de Oliveira Domingos – [email protected] MBA
Projeto, Execução e Controle de Estruturas e Fundações
Instituto de Pós-Graduação - IPOG Florianópolis, SC, 15de julho
de 2016
Resumo Com o aumento do número de obras da contrução civil,
houve um crescimento notável na necessidade de reabilitar, reparar
e reforçar estruturas de concreto armado. Como principais causas
para essa necessidade pode-se citar: mudanças no tipo de utilização
da estrutura, erros de projeto e execução; envelhecimento e redução
da resistência dos materiais causando sua degradação; ocorrência de
acidentes, etc.. A utilização de materiais inovadores como os
compósitos de polímeros reforçados com fibras, em especial a fibra
de carbono, noreforço estrutural mostra-se como uma alternativa com
resultados satistafórios quando comparada àstécnicas de reforço
tradicionais. Trata-sede uma técnica de simples execução, sendo que
a arquitetura inicial da obra é pouco afetada. Além disso, os
compósitos de polímeros reforçados com fibras de
carbonopossuembaixo peso próprio, grande durabilidade, facilidade
de assumir formas complexas, alta resistência e grande rigidez.
Porém, salienta-se a necessidade de buscar soluções para a
ocorrência de ruína prematura na zona de ligação
concreto-adesivo-compósitoobservada em pesquisas experimentais.
Palavras-chave: Reforço. Estruturas.Compósitos. Fibras de carbono.
Ruína. 1. Introdução A construção civil passa por uma fase de
crescimento, sendo um dos setores mais relevantes da economia
brasileira. Como consequência desse desenvolvimento, tem-se a
grande demanda por atividades do setor que, por sua vez, traz
desafios para o ramo na tentativa de adaptar-se às exigências do
mercado atual. O acesso facilitado às informações torna os
consumidores clientes cada vez mais conscientes e exigentes em
relação ao produto final e que cobram das construtoras técnicas de
construção cada vez mais avançadas e que respeitem as condições
ambientais, sendo que essa cobrança não se restringe a novas
construções. A grande quantidadede obras civis com problemas
estruturais e que necessitam de manutenção e reforçolevam à procura
por novas técnicas e materiais para a execução dos reparos. Para
atender essa demanda de mercado, a indústria da construção civil
está em constante busca por tecnologia desenvolvendo novos
procedimentos e materiais que possam trazer benefícios aos usuários
e também diminuição dos custos das obras.
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Nesse sentido, foram muitas as descobertas no campo do
desenvolvimento de tecnologias em obras de concreto armado. Pode-se
dizer que o século XX marcou a consolidação desse material na
engenharia estrutural.
O desenvolvimento da tecnologia do concreto e suas respectivas
técnicas construtivas, em conjunto com a implementação de
ferramentas computacionais sofisticadas, capazes de reproduzir com
grande precisão o comportamento do ferro e do aço, permitiram
explorar plenamente, suas propriedades (BEBER, 2003:02).
Porém, apesar da busca incessante pela qualidade, sabe-se que
estruturas desse tipo possuem durabilidade limitada, com uma vida
útil projetada, podendo apresentar falhas com o passar do tempo.
Beber (2003:03) considera as novas estruturas de concreto mais
suscetíveis a apresentar quadros patológicos quando comparadas as
mais antigas por estas apresentarem um coeficiente de segurança
maior quando comparadas a aquelas. Assim, é cabível programar
medidas de manutenção dos elementos estruturais.
A falta de manutenção ao longo da vida útil e muitas vezes a
insuficiência de controle de qualidade das edificações são
situações indesejadas, mas que podem ocorrer nas construções.
Soma-se a isto o fato de que erros humanos podem ocorrer em várias
etapas do projeto e/ou construção como: falhas na interpretação da
necessidade do cliente, falhas na leitura de projeto, interpretação
incorreta de valores e resultados, problemas na execução com
ausência ou ineficiência de monitoramento de profissionais
adequados, entre outros. Além disso, mudanças na finalidade das
edificações frente às necessidades do proprietário ou necessidades
de ampliação muitas vezes acarretam em alterações nas cargas
solicitantes da estrutura. Perante isto, a estrutura pode não estar
devidamente preparada para receber os esforços
solicitantes(PIVATTO, 2014:01).
Takeuti (1999:22) afirma em seu estudo que as consequências das
patologias variam desde a perda do nível adequado de segurança das
estruturas até a perda das condições de utilização da construção,
afetando suas características estéticas e funcionais. Por essa
conjunção de fatores, a durabilidade das estruturas de concreto
tornou-se uma grande fonte de preocupação para os profissionais da
área da Engenharia Civil. A recuperação e o reforço de estruturas
são possíveis soluções para sanar problemas como os citados acima.
Especificamente para reforços, existem métodos já comprovadamente
eficientes, como: o encamisamentoda peça, colagem dechapas
metálicas por meio de resina epóxi, protensão de cabosexteriores,
implantação de perfis metálicos e uso demateriais alternativos que
vêm conquistando espaço no mercado, como é o caso dos compósitos de
fibras reforçadas com polímeros, com destaque para as fibras de
carbono e de vidro, uma vez que são materiais flexíveis e altamente
resistentes (FIORELLI, 2002:01). Em países da Europa, Estados
Unidose Japão existemnumerosos exemplos de intervenções de reforço
estrutural, principalmente de estruturas de concreto armado e até
mesmo de madeira, mediante a aplicação exterior de compósitos,
chamados de polímeros, reforçados com fibras de vidro, aramida ou
carbono. As formas de utilização dessas fibras,matérias primas para
a formação dos compósitos, são bastante variadas. Silva (2002:21)
diz que é comum agrupá-las auma matriz de resinas
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poliméricas, com a eventual adição de metais, obtendo-seperfis,
barras, laminados, tecidos bidirecionais e folhasflexíveis
unidirecionais.Dentre os três tipos de fibras citados, as fibras de
carbono são as que apresentam melhorespropriedades mecânicas, sendo
mais resistentes à ação de agentes químicos, imunes àcorrosão, além
de não absorverem água. As fibras de vidro são as de menor custo,
possuem maior pesoespecífico, apresentam grande sensibilidade a
meios alcalinos e têm menor resistência a ações de fadiga. Já as
fibras de aramida apresentam dificuldades de moldagem, têm baixa
resistência àcompressão, são sensíveis à fluência, à ação dos raios
ultravioletas e às temperaturaselevadas. As inúmeras vantagens que
as fibras de carbono apresentamfrente as outras justificam seu uso
na execução de reforçosestruturais com materiais compósitos
(BARROS, 2004). Quando usadas nesses casos,pode-se citarcomo
vantagens sua baixa massaespecífica, resistência a substâncias
químicas, além de suas propriedades mecânicas, como módulo de
elasticidade e resistência àtração até temperaturas acima de 2000°C
em atmosfera não oxidante. Combinaçõesdessas propriedades isoladas
comprovam a superioridade das fibras de carbono emcompósitos
estruturais (SILVA, 2002:24). No Japão, país assolado com abalos
sísmicos frequentes, o uso desse tipo de reforço já é consolidado e
é utilizado para recuperar rapidamente estruturas danificadas e
prevenir problemas estruturais e estruturas novas recebem reforço
para evitar que venham a ruir devido aos abalos (ARQUEZ, 2010:28).
Além disso, a fibra de carbono é largamente utilizada na indústria
aeroespacial, automotiva e esportiva, o que prova seu comportamento
dinâmico. 1.1 Objetivos Com o crescimento no setor de construção
civil presenciado nos últimos anos, surgiu a necessidade de
aperfeiçoar as técnicas de reforço das estruturas de concreto.
Sendo esse um dos principais materiais utilizados na construção
civil no Brasil e no mundo, as patologias constituem uma realidade
e precisam de soluções para garantir o uso da estrutura com
segurança. Para Beber (2003:03) o envelhecimento e a degeneração
das estruturas de concreto são processos naturais e inevitáveis. O
problema principal não é a degeneração propriamente dita e sim,
como o processo desenvolve-se e quais as condicionantes que
determinam sua evolução. Assim, surge a necessidade de
desenvolvimento de técnicas de reforço e recuperação para melhorias
e correções de patologias, como é o caso do uso de compósitos de
polímeros reforçados com fibra de carbono - CPRFC. As propriedades
físicas, mecânicas e químicas desses polímeros são muito versáteis,
trata-se de um material resistente à corrosão e que proporciona boa
economia. Também cabe ressaltar que muitas estruturas com
manifestações patológicas fazem parte do patrimônio histórico
arquitetônico da sociedade, fato que dificulta ou impede a
realização de demolição (BEBER, 2003:06). Segundo Ventura (2009),
as construções utilizam geralmente materiais tradicionais (madeira,
concreto e metal), cada um possui um conjunto de vantagens e
desvantagens, sendo muitas vezes a escolha baseada unicamente no
design. O surgimento de novos materiais permite e facilita a
escolha do mais adequado à estrutura, como é o caso dos compósitos
poliméricos reforçados com fibras. Porém, percebe-se que a
aplicação mais comum desses materiais na
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indústria civil é no reforço e manutenção de estruturas já
existentes. Nesses casos, os compósitos são indicados para auxiliar
as estruturas na recuperação da resistência inicial quando
degradadas, aumentar a capacidade de carga de modo a satisfazer
novos usos ou modificar a funcionalidade obsoleta das mesmas sem
implicar em grande aumento do peso da estrutura. Existem também
potenciais economias em termos de custos e redução de problemas
ambientais. Dessa forma, por se tratar de um procedimento
relativamente novo, estabeleceu-se como objetivo principal do
presente artigo, a realizaçãode uma pesquisa bibliográficaabordando
o reforço de elementos estruturais de concreto armado com CPRFC
como possível solução para patologias presentes em estruturas
antigas ou novas, apropriando-se da demanda e tecnologias
existentes,aumentando a segurança e reduzindo custos. Além desse,
foram determinados outros objetivos secundários, os quais são:
descrever as principais patologias presentes em estruturas de
concreto armado; elencar as vantagens do uso dos CPRFC no reforço
de estruturas; abordar os principais métodos de reforço com o uso
desses compósitos e descrevera ruína prematura observada em estudos
científicos. 2. Metodologia Para Demo (1989), a metodologia pode
ser entendida como o caminho do conhecimento científico através do
qual se formulam questionamentos acerca dos limites e
possibilidades sobre uma dada realidade; não se tratando de uma
discussão sobre técnicas, mas sobre maneiras de fazer ciência. Dada
a importância do tema abordado no presente artigo, optou-se pela
elaboração de uma pesquisa bibliográfica. Esta, por sua vez, é
classificada por Gil (1991), do ponto de vista dos procedimentos
técnicos, como a pesquisa elaborada a partir de material já
publicado, constituído principalmente de livros, artigos de
periódicos e materiais disponibilizados na internet. Também foram
utilizadas ilustrações com intuito de facilitar o entendimento.
Bacelar et al. (2009) dizem que usar ilustrações é útil porque
reproduz a realidade, facilita apercepção de detalhes, torna
próximos fatos e lugares distantes no espaço e no tempo e permite a
visualização imediata de processos muito lentos ou rápidos. Tendo
em vista a abrangência dos diferentes métodos que podem
serutilizados para uma pesquisa, selecionou-se quanto aos
objetivos, a pesquisa do tipo exploratória com intuito decontribuir
para o aumento do conhecimento do uso de reforços de estruturas de
concreto armado com materiais alternativos, como é o caso dos
CPRFC. Já em relação aos procedimentos técnicos, que abordam o modo
como o estudo será conduzido, a tipologia adotada foi de a
realização de uma pesquisa documental e bibliográfica, buscando
informaçõespublicadas nas mais variadas fontes desde livros,
revistas, teses, dissertações e material publicado emcongressos e
seminários. 3. Desenvolvimento
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3.1 Patologias em estruturas de concreto armado A história do
homem é marcada pela busca de materiais cada vez mais aprimorados
para satisfazer suas necessidades, dentre elas, a de edificar. Os
materiais utilizados para esse fim são variados com destaque para o
concreto.
O concreto de cimento Portland é o mais importante material
estrutural ede construção civil da atualidade. Mesmo sendo o mais
recente dosmateriais de construção de estruturas, pode ser
considerado como uma dasdescobertas mais interessantes da história
do desenvolvimento dahumanidade e sua qualidade de vida. Sua
descoberta no fim do século XIX e seu intensivo uso no século
XX,que o transformaram no material mais consumido pelo homem depois
daágua, revolucionaram a arte de projetar e construir estruturas
cuja evoluçãosempre esteve associada ao desenvolvimento das
civilizações ao longo dahistória da humanidade. (HELENE; ANDRADE,
2010:905).
A junção de armações de aço ao concreto deu origem ao emprego do
concreto armado nas obras de construção civil. As estruturas
desempenham papel de manter a integridade da construção e
seudesempenho deve ser garantido para que sua utilizaçãoseja viável
durante a sua vida útil (CARRAZEDO, 2002:01). Já se acreditou que
as estruturas deconcreto armado seriam eternas, oferecendo uma
perspectivade vida útil capaz de extrapolar as previsões de longo
prazo, atualmente, sabe-seque elas podem tornar-se inadequadas ao
uso em prazo relativamente curto (REIS, 2003:01). Dentre as causas
para diminuição da vida útil das estruturas, podem-se citar as
manifestações patológicas no concreto. Takeuti (1999:04) conceitua
patologia do concreto em seu estudo como: “[...] parte das Ciências
da Engenharia que estuda as causas, mecanismos de ocorrência,
manifestações e consequências dos defeitos nas construções civis ou
nas situações em que a construção não apresente um desempenho
mínimo estabelecido pelo usuário”. Tal ideia é corroborada por
Silva (2002:13): “Apatologia das estruturas é o campo da engenharia
destinado ao estudo dasorigens, formas de manifestação e
respectivas consequências associadas aos diversostipos de sistemas
de degradação das estruturas”. Embora se almeje a qualidade cada
vez maior na construção civil, Fortes (2000:08) afirma que: “A
qualidade está diretamente ligada à patologia e, a sua ausência,
emqualquer uma das fases de uma construção, pode gerar uma
manifestação patológica”. A tabela abaixo aponta as possíveis
causas para o surgimento de manifestações patológicas no
concreto.
Etapa Possíveis Causas Concepção da estrutura Elementos de
projeto inadequados, má definição das ações atuantes,
modelo analítico não apropriado, deficiência no cálculo. Falta
de compatibilidade entre estrutura e arquitetura. Especificação
inadequada de materiais. Detalhamento incorreto ou insuficiente.
Detalhes construtivo inexequíveis. Falta de padronização das
representações. Erros de dimensionamento.
Execução da estrutura Baixa capacitação dos profissionais.
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Instalação inadequada do canteiro de obras. Deficiência da
confecção de formas e escoramentos. Deficiência no posicionamento e
quantidade de armaduras. Baixa qualidade dos materiais, inclusive o
concreto.
Utilização da estrutura Utilização inadequada. Falta de um
programa de manutenção apropriado.
Tabela 1 – Possíveis causas para o surgimento de manifestações
patológicas no concreto
Fonte: Adaptado deBeber (2003:06) Os fatores acima expostos são
corroborados nos estudos de Reis (2003:01) e Fiorelli (2002:01). As
manifestações patológicas ocorrem geralmente externamente com
características próprias de cada patologia, sendo possível deduzir
sua natureza, origem, mecanismos envolvidos e possíveis
consequências (TAKEUTI, 1999:04). 3.2 Reforço de estruturas
Constituindo um ramo complexo da Engenharia, a reabilitação de
estruturas tem um impacto cada vez maior, uma vez que a demanda
atualmente aumenta consideravelmente (BEBER, 2003:08). Carrazedo
(2002:01) afirma que: “Muitas vezes podem ser necessárias
intervenções durante a utilização das construções, de maneira a
recuperar elementos estruturais danificados ou aumentar suas
capacidades resistentes”. Com o conhecimentoda patologia
apresentada, é possível propor soluções cabíveis para a recuperação
das estruturas danificadas.
Figura 1 – Hipóteses para soluções de estruturas com desempenho
insatisfatório Fonte: Takeuti (1999:05)
A escolha pela intervenção adotada varia conforme o caso. No
caso específico do reforço, ao adotar-se essa técnica prima-se pelo
aumento da capacidade resistente e rigidez, elevando o desempenho
da estrutura (BEBER, 2003:08). As ideias de Fiorelli
(2002:01)confirmam a afirmação do autor anterior e acrescentamque o
reforço também pode ser usado no caso de mudança de utilização ou
ampliação da obra.
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No início, as técnicas de reforço eram rudimentares baseadas
principalmente na adição de novos elementos, apoios e incrementos
das seções resistentes, hoje, porém, as técnicas tornaram-se muito
mais sofisticadas (BEBER, 2003:02). Os materiais e técnicas
utilizadas variam, porém, os mais comuns são perfis
metálicos,aumento da seção eencamisamento com concreto de baixa,
alta resistência ecom compósitos de polímeros reforçados com
fibras.Esse último apresenta algumas vantagens sobre técnicas
tradicionais de reforço, como a rapidez e facilidade de execução
(CARRAZEDO, 2002:02). Para o caso específico de reforço de pilares,
Silva (2002:14) afirma que sob o ponto de vista arquitetônico o uso
de fibras reforçadas com polímeros merece destaque por praticamente
nãoalterar as dimensões da coluna, não causando decréscimo de área
útilno ambiente. Para outras situações, o mesmo autor salienta que
esse tipo de reforço apresenta vantagemsobre os outros quando se
almeja uma disponibilidade imediata do acréscimo decargas, além de
apresentar grande produtividade em sua aplicação. Dentre esses
compósitos, dar-se-á destaque para os CPRFC utilizados como reforço
nas estruturas de obras de construção civil. 3.3.1 Reforço de
estruturas de concreto armado com CPRFC Com origem nas primeiras
sociedades agrícolas, os compósitos tiveram destaque somente a
partir da segunda metade do século XX utilizados em aplicações
elétricas, já nas décadas de 80 e 90, seu uso tornou-se comum para
melhorar o desempenho de veículos espaciais e militares (VENTURA,
2009).O uso na construção civil na área de elementos do concreto
iniciou-se a partir da década de 50 como uma alternativa ao aço
(TAKEUTI, 1999:20).
Genericamente, considera-se compósito todo material multifásico,
artificialmente construído, que apresente uma significativa parcela
das propriedades de todos os materiais que o integram, de forma que
a melhor combinação destas propriedades seja alcançada. Entretanto
não existe uma definição universalmente aceita para materiais
compósitos. [...] materiais compósitos são definidos em termos
macroestruturais (matrizes, partículas, fibras, etc.), onde o
compósito é uma combinação macroscópica de dois ou mais materiais
distintos, possuindo uma interface distinta entre si (BEBER,
2003:18).
Para Fiorelli (2002:07): “[...] fibras reforçadas com polímeros
são formadas pela combinação das fibras com uma matriz. As fibras
são responsáveis pela resistência do compósito e a matriz é o
produto que as une, sendo responsável pela transmissão dos
esforços”. Quando comparada a outras fibras, a de carbono
destaca-se por apresentar melhorespropriedades mecânicas, maior
resistência à ação de agentes químicos, imunidade àcorrosão e não
absorverem água (BARROS, 2004). Outra vantagem citada por Carrazedo
(2002:06) é que é possível variar o módulo de elasticidade e a
resistência dessas fibras controlando a temperatura no processo de
obtenção, assim, aumentando-se o módulo de elasticidade ocorre uma
redução na resistência e na deformação de ruptura. Fiorelli
(2002:12) ainda afirma que essas fibras possuem baixo peso próprio,
grande durabilidade, facilidade de assumir formas complexas, alta
resistência e grande rigidez. A alta resitência a tração da fibra
de carbono pode ser observada na figura abaixo.
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Figura 3 – Representação das curvas de tração versus deformação
das fibras Fonte: FERRARI; PADARATZ; LORIGGIO (2008:1784)
Inicialmente utilizados para o reforço de pilares submetidos a
ações sísmicas, [...] os PRFC já se encontram em aplicações
práticas no reforço de lajes, vigas, pilares e paredes, em
estruturas como edifícios e pontes. Uma vez garantida a boa
qualidade do concreto e a ausência de corrosão nas armaduras, tais
reforços possibilitam a limitação das fissuras e redução das
flechas, além de aumento da resistência à flexão e ao cisalhamento
(ARAÚJO, 2002:04).
Assim, os CPRFC são para Beber (2003:30) os mais apropriados
para uso em reforço estrutural de elementos de concreto armado
devido ao seu alto desempenho mecânico que permite uma redução das
dimensões dos elementos empregados. O estudo de reforço de vigas de
concreto armado de Ferrari, Padaratz eLoriggio (2008:1784)reitera o
uso de CPRFC como melhor alternativa, bem como afirma o estudo de
Araújo (2002:01) ao garantir um lugar de destaque entre as técnicas
de reparo e reforço por colagem externa com o uso desse material.
3.3.2 Formas de utilização de CPRFC como reforço estrutural Os
CPRFC para utilização em concreto armado sãocomercializados de duas
maneiras distintas: como barras e grelhas para armadura
emsubstituição ao aço e como tecidos e laminados para reforço. A
segunda categoria édividida em dois grupos: os sistemas
pré-fabricados (laminados) e os sistemas curados in situ(ARAÚJO,
2002:09).
Os laminados e os tecidos de fibras são utilizados no reforço
estrutural por meio de uma aderência externa (colagem) nos
elementos de concreto. Já as barras podem ser utilizadas inseridas
no concreto (exercendo a função de armadura) [..]. Entretanto, os
materiais compósitos podem ser utilizados de outras formas no
reforço e concepção de novas estruturas (SILVA, 2002:30).
Em relaçãoaos CPRFC comercializados em forma de sistemas, os
mesmosincluem o material, suporte técnico, manuais de aplicação e
treinamento (BEBER, 2003:31). Para Barros (2004) os sistemas
pré-fabricados e os curados in situ são os mais frequentemente
utilizados dentre os sistemas dereforço com CPRFC. Os sistemas
pré-fabricados sãofornecidos sob a forma de perfis e podem
apresentar formatos variados, constituindo um reforço
unidirecional, ou seja, apresenta fibras no sentido
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longitudinal do elemento (BARROS, 2004).Da mesma forma, Araújo
(2002:09) diz em seu estudo que: “Os sistemas pré-fabricados
(lâminas) se apresentam na forma de compósitos totalmente curados,
com forma, tamanho e rigidez definidos, prontos para seremcolados
no elemento a ser reforçado”.
Figura 4 – Exemplo de componentes de um sistema pré-fabricado de
reforço com CPRFC Fonte: Arquez (2010:69)
Araújo (2002:09) considera que os sistemas pré-fabricados
possuem vantagem quando comparados aos curados in situ, por
apresentarem maior controle de qualidade, uma vez que só
aspropriedades do adesivo são afetadas pela execução. Já nos
sistemas curados in situ, Barros (2004) afirma quea matriz e as
fibras são fornecidas separadamente e o processo de fabricação do
CPRFC é efetuado no próprio local. Com o agente adesivo, chamado de
resinade saturação, efetua-se a impregnação plena das fibras e a
ligação ao substrato de concreto. Ressalta-se que sóapós o
endurecimento da resina é que se obtém o CPRFC. Beber (2003:33)
complementa que: “[...] o sistema transforma-se em compósito
somente após a execução do reforço [...] e deve apresentar
comportamento semelhante ao dos laminados pré-fabricados, desde que
a superfície de reforço esteja convenientemente regularizada”.
Reiterando a importância da regularização das superfícies proposta
pelo autor anterior, Araújo (2002:11) diz que o funcionamento
correto do reforço é dependente da sua colagem ao substrato, assim
antes da execução, o concreto deteriorado deve ser removido, as
barras com corrosão substituídas e quinas e cantos angulosos devem
ser arredondados para evitar a delaminação do compósito.
Figura 5 – Manta de polímeros reforçados com polímeros de fibra
de carbono – sistema curado in situ
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Fonte: Barros (2004) Outros cuidados também devem ser tomados na
execução desse tipo de reforço. Segundo preconiza Pivatto
(2014:23): “[...] necessita de mão-de-obra qualificada para a sua
execução, uma vez que qualquer desperdício pode acarretar em
grandes despesas, devido ao elevado custo de fabricação do
material”. Também são convenientes cuidados com fatores externos.
Quando sujeitos à radiação solar ou a ataques químicos, o reforço
deve ter acabamento apropriado, já a temperatura, umidades
relativas do ar e da superfície devem ser verificadas durante a
execução, pois influenciam fortemente no desempenho do compósito.
Embora altas temperaturas não sejam indicadas por apressarem a cura
da resina, baixas temperaturas e dias chuvosos também são
prejudiciais, pois tornam a resina viscosa e a cura lenta (ARAÚJO,
2002:11). Os cuidados supracitados também foram verificados no
estudo de Barros (2004). 3.3.3 Vantagens do reforço estrutural com
CPRFC em relação as técnicas tradicionais que utilizam aço O uso de
CPRFC apresenta-se como uma alternativa promissora e inovadora
frente às técnicas tradicionais de reforço. É possível atender as
mais variadas demandas fazendo modificações nas propriedades do
compósito, conseguindo com que os mesmos tenham até cinco vezes
mais resistência quando comparados ao aço (BEBER, 2003:36). Para
Beber (2003:36), os compósitos não são vulneráveis a ação de
agentes agressivos, como característica marcante, cita-se sua menor
condutividade térmica em relação ao aço, fato que reduz
consideravelmente os efeitos do fogo nas camadas internas do
adesivo.Porém, Arquez (2010:72) afirma que o fogo pode comprometer
o reforço e recomenda que: “É interessante que haja uma proteção do
polímero, sobretudo para reforço com aderência externa”. Como
possuem somente 20% do peso próprio do aço, há uma redução
significativa nos custos de transporte e instalação. Essa redução
também é observada em relação à ausência da necessidade de realizar
manutenções periódicas. Diferentemente do aço, não há limites
durante a fabricação do compósito para o comprimento desejado, o
que é um benefício notório quando se compara com a fabricação de
chapas de aço usadas em técnicas tradicionais de reforço.
Especificamente para as mantas e laminados pré-fabricados, existe
também a possibilidade de redução da espessura mantendo a
capacidade similar da chapa de aço correspondente, com isso,
reduzem-se os efeitos das tensões que causam o descolamento do
reforço e a necessidade do uso de elementos de ancoragem. Além
disso, o tempo de instalação do reforço com compósitos tende a ser
muito menor (BEBER, 2003:35-39). 3.3.4 Ocorrência de ruína
prematura em reforço estrutural com CPRFC Beber (2003:49) afirma
que: “a aplicação efetiva dos compósitos no reforço estrutural de
elementos de concreto será somente viável quando o entendimento do
comportamento e dos mecanismos de ruptura em sistemas estruturais
reforçados com PRF estiver disponível”. Apesar das vantagens que o
reforço com CPRFC possuem, muitos pesquisadores relatam a
ocorrênciade modos de rupturas variados, porém, destaca-se nos
estudos pesquisados o acontecimento de ruína brusca e prematura do
reforço principalmente na zona de ligação concreto-adesivo-CPRFC,
podendo causar o colapso da estrutura.Ferrari, Padaratz
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eLoriggio(2008:1784) acreditam que esse seja o motivo do receio
na especificação desse tipode técnica por parte de projetistas
maisconservadores.
[...] na grande maioria destes estudos, tem-se observado a
ocorrência de ruína prematura do reforço caracterizada pelo seu
desprendimento do substrato de concreto. Esse tipo de ruína é
extremamente indesejável, pois ocorre sem aviso e antecipa o
colapso da viga reforçada, impossibilitando o total aproveitamento
das propriedades resistentes à tração do PRFC (FERRARI; PADARATZ;
LORIGGIO 2008:1784).
Barros (2004) corrobora a afirmação dos autores e complementa
que frequentemente astensões instaladas nos CPRFC são inferiores a
sua resistência, originando um desaproveitamento do reforço.Araújo
(2002:14) afirma que a superfície do concreto é quem limita
odesempenho da ligação, assim, as condições iniciais daestrutura
devem ser analisadas, uma vez que influenciam a tensão cisalhante
máxima resistida pelo concreto evitando o destacamento do reforço.
Nesse sentido, Ferrari, Padaratz e Loriggio (2008:1785) reforçam a
importância dacriação decritérios de prevenção e eliminação de
ruínasprematuras, buscando-se estabelecer hipóteses para que, no
caso específico das vigas objeto do seu estudo, sejam atingidos
modos de ruína clássicos por serem facilmente previsíveis e
controláveis, além deimpedir a ocorrência de situações como a
dodesprendimento do reforço.
Figura 6 – Ruína por desprendimento do reforço Fonte: FERRARI;
PADARATZ; LORIGGIO (2008:1789)
No estudo de Ferreira (2000) salienta-se que muitos ensaios
laboratoriais apontaram aincapacidade de garantir a completa
capacidade de carga dos materiais de reforço pela ocorrência do
fenômeno denominado pellingoff no qual esses materiaisdescolam-se
do material a reforçar. Beber (2003:42) complementa que esse
fenômeno está associado combinação de tensões tangenciais e de
tração resultando na separação abrupta do reforço. Para evitar
situações como as descritas acima, é fundamental importância que
sejam realizadasintensas pesquisas nessa área, uma vez que se trata
de uma técnica nova que utiliza um material inovador. 4. Conclusão
É notável a importância da construção civil para o mercado. Os
materiais utilizados nas obras variam de acordo com a concepção
arquitetônica e disponibilidade local, porém, há um
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grande destaque para a utilização do concreto armado. Apesar de
suas inúmeras qualidades, esse material não possui durabilidade
eterna, sendo de fundamental importância que sejam realizadas
manutenções preventivas e muitas vezes corretivas. Nesse último
caso, destacam-se os reforços das estruturas com materiais
inovadores, com o é o caso dos CPRFC. Indicado para qualquer
elemento estrutural, esse material altamente promissor oferece
vantagens em relação as técnicas tradicionais de reforço com aço,
como:aumento da resistência, diminuição de custos, maior capacidade
de adaptação as exigências arquitetônicas, demanda menorpor tempo
de execução, entre outras. Para que sejam obtidos resultados
satisfatórioséfundamental que o reforço seja executado por
mão-de-obra qualificada e que os cuidados e orientações citados no
presente artigo sejam seguidos antes e durante a execução. O
desenvolvimento das técnicasde reforço com CPRFC requer, em
simultâneo, oconhecimento básico das propriedades mecânicas edo
comportamento na interface de ligação com a superfície que
seráreforçada. A ocorrência da ruína prematura chama a atenção dos
pesquisadores e torna necessária a ampliação de pesquisa para
diminuir ou evitar a incidência desse modo de ruína, principalmente
na zona de ligação entre o concreto e o compósito.Além disso,
permitiráum maior conhecimento dos parâmetros de dimensionamento,
do comportamento das estruturas reabilitadas e maior divulgação da
aplicação dessa técnica em diferentes áreas da Engenharia Civil.
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