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IBRACON Structures and Materials Journal • 2012 • vol. 5 • nº 5
Flexural strengthening of reinforced concrete beams with carbon fibers reinforced polymer (CFRP) sheet
bonded to a transition layer of high performance cement-based composite
1. Introdução
Nos últimos anos, aspectos relacionados à durabilidade, manuten-
ção, recuperação e reforço de estruturas tem-se destacado com
mais importância no cenário nacional. Construções que se apre-
sentam com vida útil aquém do desejável, o envelhecimento de
grandes estruturas que já operam no limite de sua estabilidade e
segurança (algumas de nossas pontes e viadutos, por exemplo), a
ausência de inspeções periódicas e manutenções preventivas são
alguns dos fatores que concorrem para a relevância dos conceitos
relacionados ao reforço e à recuperação estrutural.
Uma estrutura recuperada e/ou reforçada deve apresentar desem-
penho superior ao que ela apresentava antes da realização da
intervenção. Nesse sentido, o desenvolvimento de novas tecno-
logias e técnicas que sejam mais seguras e eficientes, desperta a
atenção de pesquisadores em vários centros.
Como técnica de reforço de estruturas de concreto armado, a
aplicação de PRFC, desperta interesse e ganha aceitação pelas
diversas vantagens que oferece, notadamente aquelas relacio-
nadas à elevada relação resistência/peso, imunidade à corrosão,
facilidade e rapidez de aplicação. No Brasil, grandes estruturas
já foram reforçadas com PRFC. No entanto, o conhecimento já
existente pode ser melhor concebido com vistas à potencialização
dessa tecnologia.
Assim este trabalho tem como objetivo geral propor, como uma
inovação construtiva, o desenvolvimento de uma técnica de refor-
ço à flexão de vigas de concreto armado, a qual compreende um
processo de prévia recuperação da estrutura, pela elaboração e
aplicação de um compósito de alto desempenho à base de cimen-
to Portland e fibras curtas de aço, destinado a constituir o que está
sendo chamado de “substrato de transição”. Com esse substrato,
como mostrado na Figura [1], espera-se reconstituir o banzo tra-
cionado de vigas de concreto armado de maneira a melhor explo-
rar as propriedades resistentes do reforço com mantas de PRFC
e, possivelmente, melhorar o desempenho da viga como um todo.
É sabido (Bian & Maalej [1], Ferrari [2], Leung [3], entre outros)
que o reforço de vigas de concreto armado com manta de PRFC
é susceptível ao surgimento de uma ruína frágil, prematura e ex-
tremamente indesejável, pois impossibilita o total aproveitamento
das propriedades resistentes à tração do polímero. É importan-
te salientar que a aplicação dos sistemas de PRFC protendidos
constitui-se numa possibilidade para obter o melhor aproveita-
mento da sua capacidade resistente.
Tal modo de ruína antecipa o colapso da viga reforçada por falha
nos mecanismos de transferência de esforços. Um desses me-
canismos refere-se ao destacamento localizado do reforço (efeito
designado na literatura por
peeling off
), a partir de sua zona de
ancoragem ou de zonas com excessiva concentração de fissuras
de flexão e/ou cisalhamento. Incrementos mais significativos de
resistência somente podem ser alcançados se os modos de ruína
prematuros forem evitados (FIB, [4]).
Assim, com o proposto e apresentado neste trabalho, imagina-se
retirar uma parte do banzo tracionado das vigas a serem reforça-
das (frequentemente danificado por ações mecânicas, corrosão,
desgaste natural), como ilustra a Figura [2], para reconstituí-lo com
o compósito cimentício de alto desempenho. Para tanto, supõe-se
que a parte reconstituída do banzo venha a formar um substrato
de transição, cujas características seriam mais apropriadas para
aplicação do reforço à flexão com manta de PRFC.
2. Compósito cimentício
de alto desempenho (CCAD)
Neste item do trabalho, são apresentados a metodologia experi-
mental e os resultados obtidos no desenvolvimento de um compó-
sito cimentício com características mais apropriadas para reconsti-
tuir o banzo tracionado de vigas de concreto armado, que sirva de
substrato para colagem do PRFC. Espera-se com esse compósito,
constituir o chamado “substrato de transição” para melhor contro-
lar a fissuração do concreto e retardar o desprendimento prematu-
ro do reforço polimérico.
Segundo Ferrari [5], as modificações decorrentes da adição de fi-
bras de aço ao concreto, em taxa relativamente baixas (no máximo
2%), restringem-se apenas à fase de pós-pico do histórico de carre-
gamento. Segundo Ferreira [6], nessas condições, as fibras de aço
não são suficientes para inibir o processo de fissuração da matriz
que antecede a carga máxima (crescimento subcrítico da fissura).
Fi�ura � � �s�uema de reforço com manta de PRFC e substrato de transição
substratro de transição ligado
ao concreto da viga e às armaduras
longitudinal e transversal
bulbo de ancoragem substrato de transição pode
controlar a fissuração da viga
reforço com manta de PRFC
colado ao substrato de transição