Basic HTML Version
360
IBRACON Structures and Materials Journal • 2012 • vol. 5 • nº 3
Post-strengthening of reinforced concrete beams with prestressed CFRP strips.
Part 1: Analysis under static loading.
elemento estrutural reforçado durante o carregamento, retardando
a fissuração do concreto e o escoamento da armadura de aço in-
terna. Dessa forma, a capacidade de carga do elemento reforçado
é aumentada.
As rupturas prematuras do tipo peeling-off, que caracterizaram as
vigas VFC_NP_01 e VFC_PE_01, ocorreram devido às elevadas
tensões de interface nas zonas próximas à extremidade do reforço.
As rupturas prematuras do tipo peeling-off geralmente ocorrem de
forma catastrófica e sem aviso prévio. A Figura [09] (b) mostra os
dois laminados de PRFC no momento em que se desprenderam
da extremidade direita da viga VFC_NP_01. Pode-se observar
que os dois laminados se desprendem totalmente da viga sem
que ocorra qualquer dano no laminado, já que a ruptura ocorre na
região de interface adesivo-concreto.
4.2 Deslocamentos verticais no centro do vão
O gráfico da Figura [10] mostra que todas as vigas reforçadas
apresentaram comportamento similar quanto à rigidez, até a fis-
suração do concreto, indicando que o reforço começa a atuar no
elemento estrutural somente quando o concreto já está fissurado.
A viga reforçada com laminados não-protendidos apresentou pe-
quena variação quanto à rigidez, quando comparada com a viga
testemunho. Entretanto, a viga reforçada com laminados proten-
didos apresentou rigidez bem superior a da viga testemunho e
da viga reforçada com laminados não-protendidos, devido ao au-
mento da carga de fissuração do concreto e ao escoamento mais
tardio do aço da armadura interna.
Pode-se observar que a viga testemunho, VT, e a viga VFC_
NP_01, reforçada com laminados de PRFC não-protendidos,
apresentam valores parecidos para carga e deslocamento ver-
tical no centro do vão no momento em que ocorre a fissuração
do concreto. Esse comportamento se explica pelo fato do reforço,
quando não-protendido, começar a atuar no elemento estrutural
reforçado somente após a fissuração do concreto.
Já a fissuração do concreto na viga VFC_PE_01 ocorreu com
um carregamento 57% superior ao da fissuração do concreto nas
vigas VT e VFC_NP_01. Essa diferença de comportamento, na
primeira fase do diagrama carga versus deslocamento, ocorre por-
que a protensão dos laminados origina o desenvolvimento de ten-
sões de compressão na face inferior da viga, região onde o con-
creto, normalmente, já está tracionado no início do carregamento.
Sendo assim, a quantidade de carga necessária para provocar a
deformação que resulta na ruptura à tração do concreto da face
inferior da viga é maior.
As diferenças nas cargas de escoamento do aço da armadura in-
terna também foram significativas. Os acréscimos foram de 22%
para a viga VFC_NP_01 e 45 % para a viga VFC_PE_01, em re-
lação à VT.
4.3 Sistema de ancoragem doa laminados
O sistema de ancoragem gradual utilizado nas vigas reforçadas
com laminados protendidos funcionou de forma adequada, garan-
tindo a ruptura das vigas reforçadas com 83% de aproveitamento
da resistência à tração dos laminados. Diferentemente dos siste-
mas de ancoragem tradicionais, a aplicação do sistema de anco-
ragem gradual não exige nenhum dispositivo extra além daquele
utilizado para protender o laminado, eliminando a necessidade de
ancoragem externa.
5. Conclusões
Os resultados obtidos permitiram que fossem investigadas as al-
terações no comportamento dos elementos reforçados, em função
da variação do tipo de reforço aplicado, com ou sem protensão.
O incremento de carga da viga reforçada com laminados proten-
didos, superior ao da viga reforçada com laminados não-protendi-
dos, evidencia a eficiência da protensão dos laminados no aumen-
to de capacidade de carga dos elementos reforçados.
Todas as vigas reforçadas apresentaram deslocamentos verticais
no centro do vão inferiores aos da viga testemunho. Entretanto, o
comportamento mais rígido apresentado pelas vigas reforçadas
foi evidenciado somente após a fissuração do concreto. Devido
ao aumento da carga de fissuração do concreto e ao escoamento
mais tardio do aço da armadura interna, a viga reforçada com la-
minados protendidos, apresentou comportamento mais rígido que
a viga reforçada com laminados não-protendidos.
O sistema de ancoragem gradual utilizado nos sistemas PRF pro-
tendidos não exigiu a utilização de nenhum dispositivo extra além
daquele utilizado para protender os laminados e funcionou de for-
ma adequada, garantindo a ruptura da viga reforçada com 83% de
aproveitamento da resistência à tração dos laminados.
Embora a eficiência da protensão dos laminados tenha sido com-
provada através dos ensaios à flexão com carregamento estático,
torna-se necessário verificar o comportamento das vigas reforça-
das com laminados protendidos quando submetidas a carrega-
mento cíclico permitindo assim que sejam investigadas possíveis
alterações no comportamento dos laminados protendidos e no sis-
tema de ancoragem utilizado, tópico que será abordado na parte
2 deste artigo.
6. Agradecimentos
Os autores gostariam de agradecer ao CNPq e à Capes pelo auxílio
financeiro para a realização da pesquisa. Da mesma forma, agra-
decem à equipe de pesquisadores do EMPA pela disponibilidade e
auxílio durante a realização dos ensaios naquele laboratório.
7. Referências bibliográficas
[01] GARDEN, H. N. & HOLLAWAY, L. C. An experimental
study of the failure modes of reinforced concrete beams
strengthened with prestressed carbon composite
plates. Composites Part B, volume 29B, 1998. p. 411-424.
[02] TÄLJSTEN, B. Strengthening of existing concrete
structures with epoxy bonded plates of steel or fibre
reinforced plastics. Lulea: Lulea University, 1994.
190p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Lulea
University, 1994.
[03] MEIER, U. Polyfunctional use of advanced composite
materials with concrete. In: THIRD INTERNATIONAL
CONFERENCE ON CONCRETE UNDER SEVERE
CONDITIONS, 2001, Vancouver. Anais... Vancouver:
THIRD INTERNATIONAL CONFERENCE ON
CONCRETE UNDER SEVERE CONDITIONS, 2001.
[CD-Rom]