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1. Introdução
Intervenções em estruturas de concreto armado podem ser ne-
cessárias para restabelecer ou aumentar a capacidade de carga
original destas estruturas. Segundo Garden & Hollaway [1], a op-
ção por reforçar ou reconstruir é baseada em fatores específicos
que dependem de cada caso. Entretanto, certos pontos podem ser
levados em consideração em todas as análises: período de tempo
em que a estrutura ficará interditada ou com capacidade limitada,
custos globais, considerando a interrupção do uso da estrutura e
custos com projetos, materiais e mão de obra.
Diversas técnicas de reforço estrutural foram desenvolvidas nas
últimas décadas procurando aumentar a capacidade de carga de
estruturas de concreto armado. Estas técnicas consistem basica-
mente na adição de elementos estruturais à face externa dos ele-
mentos estruturais.
De acordo com Täljsten [2], a técnica de reforçar estruturas atra-
vés da colagem de elementos externos foi primeiramente aplica-
da na França, nos anos 60, quando L’Hermite (1967) e Bresson
(1971) testaram vigas reforçadas com chapas de aço coladas.
Esta técnica de reforço também foi aplicada por Dussek (1974)
na África do Sul e nos dois casos as estruturas reforçadas tiveram
sua capacidade de carga aumentada. Estes primeiros trabalhos
na França e África do Sul estimularam futuras pesquisas na Suíça
(1974), Alemanha (1980), Reino Unido (1980), Japão (1981) and
Bélgica (1982). Desde então a técnica de reforçar estruturas com
chapas de aço se tornou viável e se consolidou com o desenvol-
vimento de adesivos a base de resinas epóxi, que são adequadas
para garantir a adesão do elemento de concreto armado com a
chapa de aço, proporcionando resistência química a muitos agen-
tes agressivos.
Visando prevenir a deterioração por corrosão e promover a cons-
trução de novas e duráveis estruturas, materiais não corrosivos,
de alta resistência e baixo peso começaram a ser desenvolvidos
e aplicados na engenharia civil nas últimas décadas. Estes mate-
riais, denominados Polímeros Reforçados com Fibras (PRF) co-
meçaram a ser discutidos e utilizados na década de 80 no EMPA
(Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research)
na Suíça. Naquela época, a fibra de carbono foi eleita como a mais
adequada para aplicações em reforço estrutural, graças a sua não
susceptibilidade à corrosão, seu baixo peso, sua alta resistência
à tração e módulo de elasticidade. Desde então, numerosas apli-
cações foram feitas no Japão, Europa, Canadá e Estados Unidos
e hoje em dia o este número vem crescendo em todo o mundo.
A grande maioria dos PRF aplicados na construção civil é fabricada
com fibras de carbono, que apresentam elevados valores de módulo
de elasticidade e resistência à tração. Pode-se admitir que um dos
principais impedimentos para uma utilização em grande escala dos
sistemas PRFC (Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono) diz
respeito, justamente, ao custo das fibras de carbono, que, no Brasil,
pode chegar a US$ 50,00/m
2
, dependendo do sistema utilizado.
Meier, em 2001 [3], argumentou que a funcionalidade e as pro-
priedades mecânicas oferecidas pelos PRFC deveriam ser mais
bem aproveitadas, já que estes materiais possuem custo relati-
vamente alto, ressaltando que não se pode aceitar que a utili-
zação da resistência à tração dos PRFC se restrinja a somente
10-15% de sua capacidade, como no caso de alguns sistemas
colados externamente.
Com o intuito de contribuir para a evolução da técnica de refor-
ço com PRFC, pretende-se, neste estudo, avaliar a protensão de
laminados de PRFC como alternativa para possibilitar uma me-
lhor utilização da capacidade de resistência à tração dos sistemas
PRFC empregados no reforço à flexão de estruturas de concreto
armado, através da realização de ensaios à flexão com carrega-
mento estático – parte 1 e cíclico – parte 2.
2. Considerações sobre a aplicação de
laminados de PRF protendidos no
reforço de vigas de concreto armado
Os objetivos de se protender vigas de concreto armado podem ser,
segundo Garden e Mays [4], tanto aumentar as condições de servi-
ço do sistema estrutural como estender o seu estado limite último.
Segundo El-Hacha [5], como os PRF possuem uma alta taxa
resistência-peso, estes materiais podem fornecer altas forças de
protensão, sem aumentar o peso próprio da estrutura. a técnica
de protensão pode, ainda, retardar o aparecimento de fissuras e
aumentar as condições de serviço das estruturas. Nos sistemas
PRF protendidos, apenas uma porção da capacidade de defor-
mação é utilizada para protender o PRF, ficando o restante dis-
ponível para deformações oriundas dos esforços de flexão e para
uma possível reserva de segurança contra ruptura.
Atualmente, são comercializados diversos sistemas de protensão
que utilizam barras, cordoalhas e cabos de PRF. Entretanto, existe
também a possibilidade de se utilizar sistemas de reforço colados
externamente, como os sistemas curados in situ e os laminados,
como elementos de protensão. Segundo o Bulletin 14 do
fib
[6],
os sistemas PRF protendidos colados externamente possuem as
seguintes vantagens:
n
Quando se aplicam PRF protendidos colados externamen-
te às estruturas de concreto armado, uma grande porção de
concreto permanece comprimido nos estágios iniciais de car-
regamento, contribuindo, assim, na resistência da estrutura.
Nestes casos, o posicionamento da linha neutra indica uma
grande eficiência estrutural. Isso significa que uma estrutura
reforçada com PRF protendido apresenta um comportamento
mais rígido em relação à mesma estrutura reforçada com PRF
não protendido.
n
Os sistemas PRF retardam a formação de fissuras que, quan-
do aparecem, são mais distribuídas e possuem aberturas me-
nores. Desta forma, a funcionalidade da estrutura reforçada é
aumentada, devido à redução da fissuração.
n
Os sistemas PRF protendidos atingem as mesmas taxas de
reforço de sistemas PRF não-protendidos, com menos área
de PRF.
n
Quando comparados com os sistemas PRF não-protendidos,
os sistemas PRF protendidos aumentam significantemente a
carga em que ocorre o escoamento da armadura.
Em compensação, o custo dos sistemas PRF protendidos é mais
elevado que o dos sistemas PRF não-protendidos, devido aos
equipamentos utilizados para aplicar a protensão e à maior com-
plexidade da operação de aplicação do reforço.
2.1 Perdas da força de protensão
Como em qualquer tipo de protensão, os sistemas PRF colados ex-
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IBRACON Structures and Materials Journal • 2012 • vol. 5 • nº 3
M. R. GARCEZ | G. L. C. P. SILVA FILHO | URS MEIER