Reforço de estruturas de concreto armado com compósitos ......Reforço de estruturas de concreto armado com compósitos de polímeros reforçados com fibra de carbono Paloma de Oliveira

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. Referências ARAÚJO, Caroline Maia. Reforço de vigas de concreto à flexão e ao cisalhamento com tecidos de fibra de carbono. 2002. 153 p. Tese (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade de Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2002. Disponível em: . Acesso em: 20 maio 2016. ARQUES,Ana Paula. Aplicação de laminado de polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC) inserido em substrato de microconcreto com fibras de aço para reforço à flexão de vigas de concreto armado. 2010. 242 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2010. Disponível em: . Acesso em: 28 maio 2016. BACELAR, Betânia Maria Filha Soareset al. Metodologia para elaboração de cartilhas em projetos de educação ambiental em micro e pequenas empresas. Informativo técnico. 2009. Disponível em: . Acesso em: 03 jun. 2016. BARROS, Joaquim. Materiais compósitos no reforço de estruturas. Lisboa, 2004.


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Reforço de estruturas de concreto armado com compósitos ......Reforço de estruturas de concreto armado com compósitos de polímeros reforçados com fibra de carbono Paloma de Oliveira