Ensaio Vigas Sturgart Com Reforço

____________________Engenharias/Engenharia Civil

Essentia, Sobral, vol. 16, n 1, p. 241-262, jun./nov. 2014 241

ESTUDO TERICO DE REFORO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO

Ricardo Jos Carvalho Silva1

Carla Simone de Albuquerque2 RESUMO - A necessidade de se reforar uma estrutura ocorre a partir do momento em que o elemento estrutural no mais capaz de suportar o au-mento de esforos. Este trabalho visa a complementar os estudos tericos sobre reforo, assim como avaliar o comportamento de vigas de concreto armado reforadas mediante trs tcnicas distintas de reabilitao: adio de barras de ao de diferentes dimetros, chapas de ao e lminas de fibras de carbono, utilizando tambm adesivo de base epxi e parafusos autofixantes. Alguns ensaios realizados por pesquisadores foram analisados e comparados em relao s vantagens e desvantagens dos diferentes reforos utilizados. Dessa forma, pretende-se mostrar a importncia do reforo de vigas em concreto armado, assim como verificar o uso de materiais adequados para possibilitar uma melhor avaliao do comportamento estrutural nas vigas. Palavra-Chave: Vigas. Concreto Armado. Estrutura. Reforo.

1 INTRODUO

comum nas estruturas de concreto armado a ocorrncia de patologias associadas a falhas de projeto ou incidncia de agentes agressivos nos elementos estruturais. Resistncia e durabilidade so algumas das principais caractersticas do concreto armado; por isso considerado um dos materiais mais importantes para a engenharia estrutural. Devido a essa caracterstica, muitos acham que um mate-rial eterno. Logo, necessrio esclarecer que as estruturas construdas com concreto armado no so eternas, pois com o passar do tempo elas se deterioram e, dessa forma, precisam de conservao e manu-

1 Professor doutor, curso de engenharia civil, Universidade Estadual Vale do Acara. E-mail: [email protected], Sobral-CE.

2 Aluna de graduao, iniciao cientfica, curso de Engenharia Civil, Universidade Estadual Vale do Acara. E-mail: [email protected], Sobral-CE.

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teno, para que possam ter a vida til para a qual foram projetadas, sendo necessria tambm uma boa execuo de projeto para evitar uma degradao prematura.

A necessidade de reparar estruturas de concreto armado uma realidade frequente. Reforar estruturas de concreto armado tem sido uma das mais importantes atividades da Engenharia civil. Neste traba-lho ser apresentado o reforo com barras de ao de diferentes dime-tros, chapas de ao e fibras de carbono em vigas de concreto armado.

Essas tcnicas se caracterizam pela unio dos elementos de re-foro superfcie de concreto por meio de uma resina base de epxi com grande capacidade de aderncia. Essa resina um elemento de grande importncia para a execuo do reforo, pois ela a respons-vel pela transmisso integral dos esforos do elemento a ser reforado para o elemento de reforo.

O objetivo maior desta pesquisa mostrar a importncia do reforo de vigas em concreto armado, assim como verificar o uso de materiais adequados, para possibilitar uma melhor avaliao do com-portamento estrutural nas vigas.

2 REFORO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

As patologias apresentadas por algumas estruturas e a necessi-dade de aumento da capacidade de carga de outras fizeram com que diversas tcnicas fossem desenvolvidas para o reforo de vigas de con-creto armado. Inmeros estudos tm demonstrado que atualmente existe uma enorme quantidade de estruturas de concreto armado ina-dequadas ao uso. Dentre os motivos que provocam esta inadequao, podem ser citados: erros de projeto e de execuo, utilizao indevida, ausncia de manuteno e danos acidentais (incndios ou colises). No reforo de uma estrutura de concreto armado, faz-se necessria a identificao do tipo de solicitao que est sobrecarregando a pea, podendo ser: momento fletor, esforo cortante, momento toror, es-foro normal ou mais de uma solicitao simultnea. Para cada situa-o haver um tipo de reforo estrutural que se adequar melhor tc-nica e economicamente.



Segundo Campos (2006), quando se fala em manuteno, recuperao ou restaurao de estruturas, torna-se necessrio conhecer os principais materiais utilizados na sua construo, de forma que um perfeito entendimento da soluo estrutural inicial possa ser obtido, facilitando assim a escolha do material a ser utilizado no processo de reabilitao.

Estruturas de concreto estrutural, assim como qualquer mate-rial construtivo, possuem uma vida til estimada em funo da sua utilizao em servio. Entende-se por vida til o perodo de tempo durante o qual as caractersticas das estruturas de concreto so manti-das, sem exigir medidas extras de manuteno e reparo. A norma bra-sileira NBR 6118 (2014) estabelece como exigncias de durabilidade que as estruturas de concreto devem ser projetadas e construdas de modo que, sob as condies ambientais previstas na poca do projeto, e quando utilizadas conforme preconizado em projeto, conservem sua segurana, estabilidade e aptido em servio durante um perodo m-nimo de 50 anos, sem exigir medidas extras de manuteno e reparo.

Quando uma estrutura no mais capaz de resistir s cargas a que est submetida, ou quando estas so indevidamente aumentadas, torna-se necessrio refor-la. O reforo pode ser executado por di-versos materiais, como: concreto, barras de ao, chapas metlicas, compsitos de fibras e resinas.

2.1 Reforo mediante aplicao de barras de ao e adesivo estrutural

A reabilitao de vigas atravs da adio de barras de ao e a-desivo estrutural de base epxi objeto principal deste trabalho. De acordo com Almeida (2001), essa tcnica de reforo executada sem aumento da seo e deve ser realizada por meio da abertura de sulcos longitudinais na face da viga que apresenta deficincia de armaduras. Nesses sulcos so introduzidas as armaduras de reforo, preenchendo-se, posteriormente, os espaos vazios com adesivo estrutural epxi ou com argamassa expansiva de alta resistncia, para evitar retrao.



Dentre as principais vantagens desse reforo, destaca-se o am-plo conhecimento dos materiais e das tcnicas utilizadas, o baixo custo quando comparado a outras tcnicas de reforo e a rapidez na execu-o. Deve-se salientar que as armaduras podem ser distintamente soli-citadas, especificamente se a viga no foi totalmente descarregada an-tes da interveno. Este mtodo apresenta a vantagem de no aumen-tar a altura da viga, no interferindo na esttica da estrutura nem inter-vindo em outros elementos estruturais para a realizao da reabilita-o.

O reforo por meio de barras de ao e adesivo estrutural pode ser muito eficiente, considerando que os materiais empregados tm propriedades que favorecem a reabilitao da estrutura, principalmente quando se trata de reforo flexo de vigas, visto que o ao muito resistente a solicitaes de trao. Para intensificar a ao do ao, utili-za-se o adesivo estrutural de base epxi, que, alm de aumentar a resis-tncia mecnica, proporciona uma excelente aderncia do reforo ao concreto, pois de acordo com Escobar (2003), a funo do adesivo garantir a aderncia do ao com o concreto, estabelecendo, assim, a integridade do conjunto reforo/epxi/concreto.

A escolha do adesivo a ser utilizado importantssima, uma vez que uma grande parte do comportamento mecnico do reforo depende dele. Logo, extremamente necessrio conhecer as proprie-dades das resinas epxidas, bem como seu funcionamento. Devido a sua consistncia firme, costuma-se usar em obras a resina epxi Sika-dur 31, visto que esta no to fluida quanto as demais variaes do produto, oferecendo a consistncia ideal para reforo em elementos estruturais verticais, bem como na face inferior de vigas. Conforme o fabricante, no necessria a aplicao de resina de imprimao neste sistema de reforo, nem a utilizao de argamassa de regularizao. 2.2 Reforo por adio de chapas de ao coladas

Esta tcnica surgiu em torno dos anos 1960, e desde ento v-rias pesquisas foram realizadas para estudar o comportamento da es-trutura reforada.



Segundo Silveira (1997), ao mesmo tempo em que Frana e frica do Sul desenvolviam seus trabalhos, nas dcadas de 1970 e 1980, foi com os pesquisadores ingleses, como R. N. Swamy, R. Jones e G. C. Mays, que a tcnica das chapas coladas teve um nvel de utili-zao prtica antes no alcanado, isso porque foi realizada uma srie de ensaios e, consequentemente, um grande nmero de dados que possibilitaram ajustar um modelo matemtico com resultados confi-veis.

O reforo por adio de chapas metlicas coladas caracteri-zado pela unio da superfcie de concreto a chapas de ao atravs de uma resina com alta capacidade de adeso e resistncia mecnica. uma opo para reforo de elementos de concreto, de rpida e simples execuo, recomendada principalmente quando necessrio reforar a estrutura em um tempo curto ou no possvel fazer grandes altera-es na geometria da pea. No final do processo, tem-se um elemento estrutural composto por concreto-resina-ao, o que possibilita estru-tura uma resistncia maior ao esforo cortante e ao momento fletor. de fundamental importncia que a resina utilizada para fazer a colagem concreto-ao seja de qualidade comprovada e a superfcie do concreto e do ao sejam preparadas.

2.3 Reforo com fibras de carbono

As fibras de carbono comearam a ser comercializadas no princpio da dcada de 1960, aps extenso programa de pesquisa de-senvolvido nos Estados Unidos, Inglaterra e Japo (EMMONS et. al. 1998).

A ideia de reforar estruturas de concreto armado com fibras de carbono surgiu no incio dos anos 1980 no Japo. Os abalos ssmi-cos nessa regio da sia, causando diversos danos s estruturas, mos-traram a necessidade de recuperao e reforo em curto intervalo de tempo. Esses foram os principais aspectos considerados para utiliza-o desse material no confinamento de pilares (MACHADO, 2002).

As fibras de carbono podem ser tambm utilizadas para o au-mento da capacidade resistente flexo e ao esforo transversal de



vigas e lajes, processo que, no entanto, exige muito cuidado no desen-volvimento dos detalhes que devem ser adotados para o sistema de amarrao do compsito, assim como a mais detalhada anlise das tenses de deslizamento na interface entre o compsito e o concreto (SOUZA, et. al. 1999).

Quando se faz a opo por recuperar uma estrutura de concre-to, deve-se procurar empregar tcnicas e materiais que proporcionem as propriedades mecnicas desejadas e o maior perodo de vida til possvel. Por esse motivo, o uso do concreto reforado com fibras tem se mostrado uma alternativa interessante.

3 MATERIAIS, MTODOS E RESULTADOS

No se pode dizer que o interesse pelas causas e formas de so-lucionar a degradao de estruturas de concreto armado recente. J em 1856, Robert Stevenson, presidente do Instituto Britnico de En-genharia, recomendava que os acidentes ocorridos deviam ser estuda-dos, analisados e divulgados, pois nada seria to til e instrutivo para os profissionais da engenharia como o conhecimento deles e os meios empregados em sua reparao (CNOVAS 1988). Apesar disso, so-mente aps o colapso de grandes estruturas que ocorreram em todo o mundo, percebeu-se com mais intensidade o surgimento de empresas especializadas em diagnosticar as causas da degradao e as formas de reabilitar estruturas de concreto. Entretanto, ainda existe uma grande carncia de conhecimento a respeito de como se comportam as estru-turas reabilitadas. A anlise destes dados permitir verificar se h dife-renas entre o comportamento das vigas reabilitadas e o comporta-mento observado nos programas experimentais desenvolvidos por alguns pesquisadores.

3.1 Reabilitao por adio de barras de ao

Em relao reabilitao de vigas por adio de barras de ao de diferentes dimetros e adesivo de base epxi, analisou-se o trabalho realizado por CARNEIRO (2013).



3.1.1 Ensaios realizados por Carneiro (2013)

Para o desenvolvimento deste trabalho, foram ensaiadas pelo mtodo de ensaio de Stuttgart quatro vigas de sees transver-sais retangulares medindo 10 cm x 15 cm e 80 cm de vo, ilustradas na Figura 1. O detalhamento das armaduras das vigas mostrado na Fi-gura 2. Deste modo, foi possvel estudar o reforo na regio submeti-da flexo-compresso sem a presena do esforo cortante, no seg-mento central do vo, e nas regies submetidas ao esforo cortante constante, nos segmentos externos da viga.

Figura 1 - Vigas que foram ensaiadas (CARNEIRO, 2013)

Figura 2 - Detalhamento das armaduras das vigas (CARNEIRO, 2013).



Na primeira etapa dos ensaios, as trs vigas que seriam refor-adas foram devidamente posicionadas na prensa hidrulica, onde receberam uma carga inicial de 5 kN, que logo em seguida foi retirada, procedimento realizado a fim de acomodar os materiais da viga e ga-rantir a eficcia nos resultados do ensaio. Posteriormente, aplicou-se carga de forma progressiva at atingir o valor 50 kN com o intuito de pr-fissurar as vigas, uma por vez.

O reforo das vigas V2, V3 e V4 foi feito atravs da adio de barras de ao de 50 cm de comprimento e dimetro de 16 mm, 12,5 mm e 8 mm, respectivamente, fixadas com o adesivo estrutural de base epxi. O procedimento de reabilitao se deu logo aps o pr-fissuramento das vigas, que em seguida foram posicionadas e recebe-ram a prvia marcao de 52 cm centralizados, para aplicao do re-foro, como mostra a Figura 4.

Figura 4 Marcao de 52 cm para abertura dos sulcos (CARNEIRO, 2013).

Inicialmente foram feitas aberturas de sulcos longitudinais na

face da viga. No momento da abertura dos sulcos, os quatro estribos centrais foram cortados, a fim de que o ao utilizado como reforo pudesse ser fixado de forma correta. Vale salientar que tal procedi-mento no debilita a armadura transversal, visto que o adesivo estrutu-ral promover a reabilitao destes, promovendo uma unio eficiente entre ao e concreto. Em seguida, prosseguiu-se com a limpeza dos sulcos, de modo a eliminar qualquer resqucio de material que pudesse interferir na aderncia do reforo.

O adesivo estrutural utilizado foi o Sikadur 31, visto que ofere-ce a consistncia ideal para reforo em elementos verticais, assim co-



mo na face inferior de vigas. Para aplicao do reforo nas trs vigas, foi utilizada uma embalagem (A + B) de 1 kg do produto. Inicialmente efetuou-se a homogeneizao dos componentes A e B separadamente e, em seguida, foram misturados at obter um material uniforme, ho-mogneo e sem grumos. A mistura da resina de base epxi (embala-gem A) com o endurecedor (embalagem B) foi realizada manualmente por cinco minutos aps a abertura dos sulcos, de acordo com as indi-caes do fabricante. Em cada sulco foi aplicada, por meio de uma esptula, uma camada de aproximadamente 2 mm do adesivo estrutu-ral epxi, e logo aps foi introduzido o ao de forma centralizada e equidistante dos extremos entre as armaduras positivas da viga, preen-chendo-se, posteriormente, os espaos vazios com o mesmo produto. A Figura 5 ilustra as vigas j reforadas em fase de cura. Figura 5 Vigas, j reforadas, em fase de cura (CARNEIRO, 2013).

A terceira etapa dos ensaios ocorreu sete dias aps a aplicao do reforo, perodo em que ocorre a cura final do adesivo estrutural. Verificava-se o surgimento de fissuras, bem como a evoluo das j existentes, sempre demarcando-as com o auxlio de um pincel na cor azul, procedendo-se dessa forma at ruptura das vigas, conforme ilustram as Figuras 6, 7, 8 e 9. Desse modo, foi possvel fazer uma anlise do modo de ruptura, verificar a aderncia do reforo e a resis-tncia mecnica das mesmas.

Os resultados obtidos nos ensaios experimentais mostram os valores de resistncia compresso e trao do concreto, bem como



Figura 6 Viga V1 aps ruptura (CARNEIRO, 2013).

Figura 7- Viga V2 aps ruptura (CARNEIRO, 2013).

Figura 8 - Viga V3 aps ruptura (CARNEIRO, 2013).

Figura 9 - Viga V4 aps ruptura (CARNEIRO, 2013).

os mecanismos de ruptura das vigas submetidas ao ensaio de Stutt-gart. Analisando-se esses resultados, foram identificadas as causas de ruptura do elemento estrutural e avaliada a eficincia do reforo apli-cado. Nos ensaios de Stuttgart reproduzidos em laboratrio, foram verificados dois mecanismos de ruptura nas vigas estudadas, a saber:



flexo cisalhamento e cisalhamento. As trs vigas que seriam reforadas foram submetidas a um ensaio de pr-fissurao com aplicao de carga de 50 KN, posteriormente foram reabilitadas e, aps o perodo de cura, submetidas ao ensaio de ruptura, enquanto a viga de refern-cia foi submetida apenas ao ensaio de ruptura.

A viga V1 a referncia como parmetro para as demais vigas ensaiadas. Por meio do ensaio de Stuttgart, foi aplicada carga na viga a uma taxa de 10 kN em 10 kN. Sob um carregamento de 20 kN no se observou nenhuma fissura. Com o aumento do carregamento at 30 kN, o concreto sofreu plastificao e esgotou sua resistncia trao, ocasionando o aparecimento da primeira fissura. Ao prosseguir-se o ensaio, mais fissuras foram surgindo e as que j existiam eram intensi-ficadas, quando as tenses normais de trao passaram a ser absorvi-das pela armadura longitudinal. A viga manteve-se no carregamento de servio at atingir 120 kN com o aparecimento de um total de 20 fis-suras visveis. Ao intensificar-se a carga, a viga sofreu a ruptura com uma carga de 138 kN e passou a apresentar 22 fissuras visveis, como mostra a Figura 6.

A viga teve uma ruptura por flexo-cisalhamento com deforma-o plstica excessiva do ao; isso se deve ao fato de o espaamento dos estribos ter sido possivelmente alterado, concentrando-se a maior parte destes prximo aos pontos de aplicao de carga, aumentando a resistncia da viga flexo e promovendo um rompimento por flexo- cilhamento, em vez de rompimento por flexo, como era esperado.

A viga V3, mostrada na Figura 8, assim como a viga V2 (Figura 7) e V4 (Figura 9) foi inicialmente pr-fissurada atravs de uma carga de 50 kN antes da aplicao do reforo, e surgiram 5 fissuras. Sua rea-bilitao consistiu na adio de ao de dimetro 12,5 mm e adesivo estrutural de base epxi. O ao foi inserido entre as armaduras positi-vas de forma centralizada distante 15 cm das extremidades e 4,37 cm das laterais.

Na ltima etapa de ensaios, a viga V3 recebeu carga at a sua ruptura. Vale salientar que surgiram pouqussimas fissuras entre os pontos de aplicao de carga, como mostra a Figura 8. Verifica-se, portanto, que o reforo foi eficiente, protegendo a viga de uma ruptu-



ra por flexo e causando pouca deformao nesta, uma vez que a ar-madura longitudinal no atingiu seu patamar de escoamento, manten-do-se no regime elstico. A pea rompeu por cisalhamento devido baixa taxa de armadura transversal, como j era esperado.

O que se pode destacar das vigas V4 e V3, assim como na viga V2, em comparao com a viga V1, o fato de o aparecimento de fissuras na regio de flexo pura ter sido imensamente reduzido. Quanto carga de ruptura de V3 ter sido inferior de V1, existe uma possvel explicao para isso: o pr-fissuramento pode ter reduzido a resistncia mecnica da viga V3, provocando uma deformao plstica da mesma.

Atravs dos resultados dos ensaios, pode-se observar que o mecanismo de ruptura das vigas reforadas (V2, V3 e V4) foi por cisa-lhamento, e a carga de ruptura destas pode se considerar que foi a mesma, uma vez que apenas a viga V3 teve uma pequena variao no valor, sendo este 90 MPa, que pode ser desconsiderado, visto que fi-cou muito prximo da mdia das cargas de ruptura das vigas refora-das de 93,3 MPa. Portanto, percebe-se que a diferena de dimetro do ao no alterou nem na aderncia do reforo, nem no aumento da resistncia mecnica da viga. 3.2 Reabilitao por adio de chapa de ao

Em relao reabilitao de vigas por adio de chapas de ao, parafuso e adesivo de base epxi, analisou-se o trabalho realizado por CAMPAGNOLO (1997). 3.2.2. Ensaios realizados por CAMPAGNOLO (1997)

No artigo apresentado por CAMPAGNOLO na XXVIII Jor-nadas Sul-Americanas de Engenharia Estrutural, descreve-se o reforo de vigas por meio de chapas de ao fixadas com parafusos, utilizando ou no resina epxi.

No total foram ensaiadas 4 vigas (Quadro 1) com seo trans-versal retangular de 12cm x 25cm, comprimento total de 2,50 m e vo



livre de 2,35 m. As vigas foram submetidas a duas foras concentradas aplicadas a 78,5 cm a partir do apoio. A armadura longitudinal foi composta por duas barras de ao CA-50, de 10 mm de dimetro, posi-cionadas no banzo tracionado e por duas barras de 6,3 mm, ao CA-50, colocadas no bordo comprimido. A armadura transversal consistia de estribos de 6,3 mm espaados a cada 11 cm. As resistncias ao es-coamento para barras de 10 mm e 6,3 mm foram respectivamente 549 MPa e 657 MPa. As chapas de ao utilizadas no reforo tinham 2,20 m de comprimento, 12 cm de largura e 2,8 mm de espessura, com tenso mdia de escoamento de 326 MPa. Os parafusos autofixantes utiliza-dos tinham 8 mm de dimetro e 80 mm de comprimento, com resis-tncia ao cisalhamento de 13,5 kN, e ao arrancamento, de 14,3 kN. O uso de parafusos neste tipo de reforo foi introduzido por uma ques-to operacional, sendo responsveis por manter a chapa na posio correta e sob presso at o endurecimento da formulao epxi, no sendo mais necessrios aps o endurecimento da resina. Entretanto, como o adesivo epxi pode se deteriorar se exposto a elevadas tempe-raturas, os parafusos devem ser mantidos para minimizar o risco de colapso da estrutura no caso de incndios. Inclusive, de acordo com algumas referncias, recomenda-se o dimensionamento do nmero e do dimetro dos parafusos para resistir carga total do reforo, des-prezando a colaborao da resina, delegando a estes elementos uma funo estrutural. Por este motivo, Campagnolo levantou dvidas a respeito da real necessidade da resina no reforo, uma vez que a reabi-litao fica com resistncia superior necessria, e se props a investi-gar essa questo. Quadro 1 - Caractersticas das vigas ensaiadas por CAMPAGNOLO (1997)

Vigas Caractersticas

V1 Vigas sem reforo

V2 Reforada com chapa de ao colada com resina epxi

V3 Reforada com chapa de ao com parafusos autofixantes

V4 Reforada com chapa de ao coladas com resina epxi e fixada com parafusos autofixantes



Os resultados experimentais foram comparados com previses tericas obtidas a partir da utilizao de diferentes modelos. O deta-lhamento das vigas ensaiadas e a posio dos parafusos usados nas chapas de ao esto ilustrados nas Figuras 10, 11 e 12.

Figura 10 - Armadura longitudinal e reforo (CAMPAGNOLO, 1997).

Figura 11 - Armadura transversal e reforo (CAMPAGNOLO, 1997).

Figura 12 - Posio dos parafusos nas chapas das vigas V3 e V4 (CAMPAGNOLO, 1997).



interessante observar que a fora de runa da viga V2 foi muito prxima do valor previsto para o descolamento da chapa de ao. Neste caso, a separao da chapa aconteceu simultaneamente ao rompimento da viga. A diferena bsica entre o comportamento das vigas V2 e V4 foi que, para esta ltima, no houve descolamento da chapa de ao no instante da runa, indicando que os parafusos autofi-xantes, apesar de no aumentarem a capacidade ltima da pea reabili-tada, conseguem melhorar as condies de ancoragem da chapa de ao, evitando o destacamento de suas extremidades.

Observando a evoluo das flechas, Campagnolo verificou uma boa aproximao entre os valores previstos e os experimentais. Observou ainda que este tipo de reforo, alm de incrementar a m-xima capacidade portante das vigas, tambm aumenta significativa-mente a rigidez das mesmas. No caso da viga V3, reforada com chapa fixada apenas por parafusos, obteve-se a menor rigidez, sendo as fle-chas experimentais maiores que as determinadas teoricamente. Isto ocorreu porque a chapa no estava perfeitamente aderida ao concreto do substrato, uma vez que sua fixao foi feita apenas atravs de para-fusos, permitindo o deslizamento relativo da chapa em relao viga. Este comportamento tambm fica confirmado ao se compararem os valores experimentais e tericos das deformaes na armadura longi-tudinal tracionada no meio do vo.

Diante destas observaes, o autor concluiu que a resina re-almente necessria para garantir um bom desempenho do elemento reforado, pois a fixao da chapa apenas com parafusos no propor-ciona o mesmo incremento de rigidez para a viga reabilitada. Alm disso, a resina proporciona um comportamento solidrio da pea de-vido aderncia, distribuindo melhor os esforos na estrutura.

Outro aspecto a ser ressaltado a importncia de uma ancora-gem adequada da chapa de reforo para garantir que os esforos na extremidade deste elemento sejam transmitidos ao corpo da viga. Esta ancoragem pode ser feita pela colocao de chapas coladas nas laterais da viga ou por parafusos (conforme constatado na viga V4). A no utilizao destes dispositivos pode conduzir a uma separao prematu-ra da chapa.



3.3 Reabilitao por adio de lminas de fibra de carbono

Em relao reabilitao de vigas por adio de lminas de fi-bra de carbono, analisou-se o trabalho realizado por Duarte (2011). 3.2.2. Ensaios realizados por Duarte (2011)

Duarte realizou um trabalho cujo objetivo era estudar o reparo de fissuras por meio da injeo de resinas epxidas e determinar a influncia deste reparo no comportamento mecnico das vigas de concreto armado, quando aplicadas antes da operao do reforo com laminados de fibras de carbono.

O estudo experimental consistiu na ruptura por flexo de vigas de concreto armado referenciais, vigas que tenham sido fissuradas, reparadas e posteriormente reforadas e vigas apenas fissuradas e re-foradas. No total, foram ensaiadas seis vigas, sendo 2 de referncias vigas V1 e V2, duas sujeitas a um carregamento de fissurao e refor-adas atravs da colagem de laminados de fibra de carbono vigas V2 e V3 e duas sujeitas a carregamento de fissurao, posteriormente re-paradas com injeo de resina epxi nas fissuras e finalmente refora-das atravs da colagem de laminados de fibra de carbono vigas V5 e V6. O comprimento total das vigas era de 3,30 metros e sua seo transversal era tipo T. A figura 13 ilustra a geometria da seo trans-versal das vigas e o detalhamento das armaduras, respectivamente.

Figura 13 - Geometria da seo transversal e detalhamento de armadura (DUARTE, 2011).



Para o reforo por meio da injeo foi utilizada a resina epxi Sikadur-52 de alta resistncia e baixa viscosidade, desenvolvida para o preenchimento de fissuras e para o preenchimento dos orifcios resul-tantes da operao de injeo.

Os materiais utilizados no sistema de reforo de fibra de car-bono foram laminados de fibra de carbono, e para a colagem estrutu-ral dos laminados foi utilizada resina epxi desenvolvida para colagem de laminados de fibra de carbono composta de dois componentes para mistura. As vigas foram ensaiadas flexo conforme a Figura 14, com o carregamento aplicado atravs de um atuador hidrulico, de forma concntrica e equidistante dos apoios. Durante os ensaios foram utili-zados defletmetros a meio vo e nos pontos de carregamento da viga. Figura 14 - Ensaio flexo da viga de concreto armado (DUARTE, 2011).

Nas vigas V3 e V4 foi aplicado um carregamento pelo qual foi

possvel verificar fissuras com uma abertura aproximadamente igual a 0,3 mm. Em seguida, foram feitos furos interceptando os planos de fissuras nas laterais das vigas; posteriormente, atravs de injetores, foi inserida a resina, e logo aps aplicada a argamassa para preenchimento dos furos, conforme a Figura 15.

Nas vigas V5 e V6 foi efetuado o mesmo procedimento usado para as vigas V3 e V4, e em seguida aplicado o reforo de fibras de



carbono. Nesta operao foi seguido o procedimento recomendado pelo fabricante. O laminado foi colocado na viga na posio

Figura 15 - Aplicao de resina atravs de injetores (DUARTE, 2011).

pretendida, com algum cuidado, sendo segurado pelas suas extremida-des, conforme Figura 16. Quanto aplicao do laminado na viga, procurou-se no exercer presso excessiva sobre o mesmo, de forma a no alterar a espessura da resina.

Figura 16 - Aplicao dos laminados de fibra de carbono (DUARTE,

2011).



Duarte verificou no seu estudo experimental uma rigidez inici-al de 43% superior nas vigas reparadas, apresentando deformaes inferiores para o mesmo nvel de carregamento. Todavia, nas mesmas vigas, alm de se assistir o escoamento das armaduras de trao para carregamentos inferiores, a reduo de rigidez aps o escoamento das armaduras mais notria; no entanto, perto do ponto de ruptura, a deformao das vigas era semelhante em ambos os tipos de tratamen-to.

Duarte observou ainda que, por outro lado, a introduo de resinas nas fendas trouxe benefcios referentes fissurao do concre-to, visto que se verificou um reduzido surgimento de novas fissuras para as vigas reparadas, ao contrrio do verificado nas vigas que no foram alvo de reparao, onde foi visvel o aparecimento de fissuras na zona inferior, com o espaamento reduzido entre as mesmas. Ainda que no tenha sido comprovado de forma evidente o aumento da re-sistncia mecnica nas vigas reparadas, Duarte explica que se deve fazer a reparao das fissuras com injeo de resinas.

4 CONCLUSO

Os mtodos de reforo apresentados neste trabalho so uma tima alternativa quando no possvel modificar a geometria da se-o transversal. Deve-se ter bastante ateno durante o processo exe-cutivo usando mo de obra qualificada para o procedimento, uma vez que o ponto mais importante, tanto para o reforo com fibras de car-bono quanto para o reforo com chapa de ao e barras de ao, a perfeita unio entre o elemento de reforo e o elemento a ser refora-do (concreto), que promovida pela resina epoxdica. Tambm de fundamental importncia que se faa um tratamento prvio da superf-cie de concreto para que as condies estabelecidas durante o proces-so de clculo sejam atendidas.

De acordo com Carneiro (2013), de um modo geral, pode-se afirmar que o reforo por meio da adio de barra de ao e resina e-pxi eficiente, principalmente quanto aderncia, que se mostrou satisfatria, considerando que o adesivo estrutural no apresentou



retrao plstica e no houve arrancamento do reforo. Verificou-se tambm que o aumento do dimetro das barras de ao utilizadas como reforo no alterou a resistncia mecnica da pea nem apresentou variaes quanto aderncia reforo-substrato. A reabilitao apenas mudou o mecanismo de ruptura das vigas, alertando para a aplicao de um reforo para a armadura transversal a fim de combater tambm o esforo cortante, para que, desse modo, a reabilitao seja ainda mais eficaz.

O reforo com lminas de fibra de carbono aumenta a resis-tncia das vigas flexo, diminui o deslocamento, diminui a quantida-de e as aberturas das fissuras, quando comparado com vigas sem re-foro. Atravs dos resultados do estudo experimental, Duarte (2011) observou que no houve acrscimo de resistncia mecnica nas vigas reparadas com resina epxi e reforadas com fibra de carbono quando comparadas com as vigas apenas reforadas com fibra de carbono. Por outro lado, a rigidez inicial observada nas vigas reparadas claramente superior das vigas apenas reforadas.

O reforo atravs de chapas de ao coladas com resina epxi , sem dvida, mais simples de ser executado. Todavia, a possibilidade de substituir a resina pela argamassa eliminaria muitos problemas gerados pela dificuldade em se determinar qual a formulao adequada da resi-na em funo das caractersticas ambientais. Alm disso, Campagnolo (1997) indicou que mesmo as peas reforadas com chapas de ao coladas com resina epxi necessitam de dispositivos especficos de ancoragem. Isso acarretaria tambm trabalhos mais pesados de prepa-rao de ancoragem em alguns trechos da viga, podendo ser usados parafusos autofixantes. Outro inconveniente que seria eliminado ao substituir a resina pela argamassa a preocupao com elevadas tem-peraturas, o que pode provocar a deteriorao da resina e, consequen-temente, a separao da chapa de ao do substrato.

Compreende-se que a necessidade do desenvolvimento de al-ternativas para solues de engenharia, como o reforo de vigas de concreto armado, um caminho que deve ser percorrido. Para tanto, devem ser desenvolvidos estudos a fim de garantir resultados precisos, e consequentemente contribuir para o desenvolvimento de produtos,



mtodos e processos que auxiliem na construo civil de forma eficaz e com qualidade.

Finalmente, constatou-se que o estudo desenvolvido, apesar de no esclarecer completamente todas as dvidas sobre a reabilitao e reforo de vigas de concreto armado, forneceu informaes interes-santes que contriburam, mesmo que de forma parcial, para esclarecer o comportamento de tais peas.

THEORETICAL STUDY OF STRENGTHENING OF

REINFORCED CONCRETE BEAMS

ABSTRACT The necessity of reinforcing a structure occurs from the time when the structural member is no longer able to support the increase of effort. This work seeks to complement the theoretical studies of reinforcement, as well as evaluate the behavior of reinforced concrete beams strengthened by three different rehabilitation techniques: adding steel bars of different diameters, steel sheet and strip of carbon fiber, using also epoxy based adhesive and self-supporting screws. Some tests were conducted by researchers, analyzed and compared against the advantages and disadvantages of different reinforcements used. Thus, it is intended, throughout this research to show the importance of strengthening of reinforced concrete beams, as well as verify the use of suitable materials to enable a better assessment of structural behavior in beams. Keywords: Beams. Armed concrete. Structure. Boost.

REFERNCIAS

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Ensaio Vigas Sturgart Com Reforço

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