SISTEMAS ESPECIAIS para REFORÇO de ESTRUTURAS

de CONCRETO

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Thomaz RipperThomaz RipperThomaz RipperThomaz RipperThomaz RipperThomaz RipperThomaz RipperThomaz Ripper–––––––– 2004 2004 2004 2004 2004 2004 2004 2004 ––––––––

É dever da ENGENHARIA É dever da ENGENHARIA É dever da ENGENHARIA É dever da ENGENHARIA

DESPERTAR a atenção da DESPERTAR a atenção da DESPERTAR a atenção da DESPERTAR a atenção da

SOCIEDADE CIVIL para a SOCIEDADE CIVIL para a SOCIEDADE CIVIL para a SOCIEDADE CIVIL para a

necessidade cívica de necessidade cívica de necessidade cívica de necessidade cívica de

1. QUESTÃO de PRINCÍPIOS1. QUESTÃO de PRINCÍPIOS1. QUESTÃO de PRINCÍPIOS1. QUESTÃO de PRINCÍPIOS

2

necessidade cívica de necessidade cívica de necessidade cívica de necessidade cívica de

PLANEJAR a MANUTENÇÃO e PLANEJAR a MANUTENÇÃO e PLANEJAR a MANUTENÇÃO e PLANEJAR a MANUTENÇÃO e

a REABILITAÇÃO de todo o a REABILITAÇÃO de todo o a REABILITAÇÃO de todo o a REABILITAÇÃO de todo o

PATRIMÓNIO EDIFICADO, PATRIMÓNIO EDIFICADO, PATRIMÓNIO EDIFICADO, PATRIMÓNIO EDIFICADO,

individual e coletivamente.individual e coletivamente.individual e coletivamente.individual e coletivamente.

2. PORQUÊ REABILITAR e REFORÇAR?2. PORQUÊ REABILITAR e REFORÇAR?2. PORQUÊ REABILITAR e REFORÇAR?2. PORQUÊ REABILITAR e REFORÇAR?

• rotina eficaz de manutenção e preservação dopatrimónio;

• correção de defeitos originais de projeto, deconstrução e/ou planejamento de utilização;

• aumento da sobrecarga de utilização;

• modificação da geometria ou da concepçãoestrutural;

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• adequação às novas imposições regulamentares(aumento da confiabilidade / segurança);

• melhoria dos níveis de segurança e/ouductilidade (desempenho, na generalidade);

• prolongamento da vida útil;

• proteção adequada (segurança) contra açõesextraordinárias (sismos, ventos, marés elevadas,variações de temperatura, grandes impactosmecânicos, explosões, etc.).

• decisão de Proprietário, Utente e Técnico;

• perdas contínuas (trechos curvos)representam a degradação natural daspropriedades dos materiais;

• perdas localizadas (descontinuidades)representam o aumentar das exigências emtermos das combinações de ações aconsiderar (ou mesmo já a ocorrerem), quer

3. QUANDO INTERVIR?3. QUANDO INTERVIR?3. QUANDO INTERVIR?3. QUANDO INTERVIR?

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considerar (ou mesmo já a ocorrerem), querpor via normativa (fogo, sismo, sobrecargasde utilização), quer por adulteração dautilização.

Nível Inicialde Segurança

RegulamentarNível Mínimo

de SegurançaMargem

Reforço

• Boletim CEB n.º 162 (1983);

• South African Roads Board: Recommendations forthe Design of Epoxy Bonded External Steel PlateReinforcement (1993);

• BRI (Building Research Institute, Japanese Ministryof Construction): Design Guidelines of FRPReinforced Concrete Building Structures (1993);

• Regulamento Sueco 47.33 (1995);

• Beton Kalender (extrato das normas DIN), a partirde 1996;

• CSA (Canadian Standards Association): S806-97 -Design and Construction of Building Componentswith Fibre Reinforced Plastics (Draft 2) (1997);

4. REGULAMENTOS DISPONÍVEIS4. REGULAMENTOS DISPONÍVEIS4. REGULAMENTOS DISPONÍVEIS4. REGULAMENTOS DISPONÍVEIS

5

with Fibre Reinforced Plastics (Draft 2) (1997);

• ACI Committee 440F: FRP Reinforcement forConcrete Structures (1997 – 2002);

• Eurocódigo 8 - parte 1-4: Reforço e Recuperaçãode Edifícios;

• FIB Technical Report Bulletin n.º 14: ExternallyBonded FRP Reinforcement for ReinforcedConcrete Structures (2001);

• Concrete Society Technical Report n.º 55: DesignGuidance for Strengthening Concrete StructuresUsing Fibre Composite Materials (2001);

• FIB Technical Report Bulletin n.º 18: Management,Maintenance and Strengthening of ConcreteStructures (2002).

5. NÍVEIS CONFORTÁVEIS de SEGURANÇA5. NÍVEIS CONFORTÁVEIS de SEGURANÇA5. NÍVEIS CONFORTÁVEIS de SEGURANÇA5. NÍVEIS CONFORTÁVEIS de SEGURANÇAUma estrutura recém executada, em uso permanente ou recém-reabilitada deve transmitir aos seus utentes (e responsáveis)uma confortável sensação de segurança.

Em linguagem de Engenharia, este conforto deverá sergarantido, caso a caso, por um razoável afastamento dasituação de CAOS, que na maioria dos regulamentos écaracterizada pela ruína por flexão.

O conceito de segurança adotado pelos Códigos mais modernosbaseia-se no “Método dos Coeficientes de SegurançaParcelares”, em que a segurança é definida pela aplicação decoeficientes de majoração para as ações e de minoração para asresistências, para que seja possível considerar as incertezaspróprias a cada um dos parâmetros. Estes coeficientes sãocalibrados por forma a que, na generalidade, seja atingido umnível de segurança confortável, entendendo-se como tal aqueleque atenda a uma probabilidade de ruína inferior aos limitesaceites pela Sociedade Civil.

6

aceites pela Sociedade Civil.

ductilidade garantidaductilidade garantidaductilidade garantidaductilidade garantida

cisalhamentocisalhamentocisalhamentocisalhamentobem armadobem armadobem armadobem armadodeformação edeformação edeformação edeformação efissuração controladasfissuração controladasfissuração controladasfissuração controladasestabilidade globalestabilidade globalestabilidade globalestabilidade global

segurançasegurançasegurançasegurançaconfortávelconfortávelconfortávelconfortável

ruína por ruína por ruína por ruína por flexãoflexãoflexãoflexão

dimensionamentodimensionamentodimensionamentodimensionamentoverificação de estabilidadeverificação de estabilidadeverificação de estabilidadeverificação de estabilidade

γγγγ

Qualquer avaliação de uma dada estruturaexistente é um caso isolado, com um modelopróprio, independente, único. Assim, quantomais informação houver sobre a estrutura,melhor se compreenderá a sua patologia, melhorse modelará o seu comportamento e,consequentemente, mais adequado será oprojeto de recuperação / reforço e mais eficaz aestratégia de intervenção.

6. 1ª ETAPA: PESQUISA, INFORMAÇÃO6. 1ª ETAPA: PESQUISA, INFORMAÇÃO6. 1ª ETAPA: PESQUISA, INFORMAÇÃO6. 1ª ETAPA: PESQUISA, INFORMAÇÃO

7

estratégia de intervenção.

O Boletim n.º 162 do CEB-FIP (1983), sugere, naverificação de estruturas existentes, a introdução

de coeficientes de minoração γR, para a

resistência inicial da estrutura, e γK, para arigidez inicial da estrutura, a definir em funçãodo idade da estrutura, do tipo e intensidade dadegradação já instalada e da qualidade dainspeção realizada.

7. CRITÉRIOS para REFORÇAR7. CRITÉRIOS para REFORÇAR7. CRITÉRIOS para REFORÇAR7. CRITÉRIOS para REFORÇAR

índice de resistência residual.

se a obra estiver em boas condiçõesnão há que reforçar.

d

dR F

R=Φ

1≥R

Φ

8

recuperar e, eventualmente,reforçar, dependendo do caso.

escorar de emergência e reforçar.

escorar de emergência e demolir.

167,0R

≤≤Φ

325,0 <<

RΦ

5,0R

≤Φ

• caso o reforço introduzido deixe de ser eficaz,como resultado de ações tais como fogo,vandalismo ou explosão, por exemplo, oelemento estrutural deverá ser capaz desuportar a combinação de ações estabelecidanesta situação, ou seja, as ações permanentese a uma percentagem ψ das ações eventuais:

8. LIMITES para os REFORÇOS8. LIMITES para os REFORÇOS8. LIMITES para os REFORÇOS8. LIMITES para os REFORÇOS

qgorig FFR ψ+≥

9

• o reforço máximo absoluto é o que duplica acapacidade resistente do elementoestrutural:

qgorig FFR ψ+≥

origref RR ×≤ 2

• não utilizar, salvo em casos muito específicos,uma análise elástica linear. Na generalidade,se poderá proceder a uma análise da estruturasegundo um modelo elástico, mas contandocom a redistribuição de esforços. Osresultados assim obtidos em muito seaproximarão dos de uma análise plástica, maissofisticada;

• níveis confortáveis de segurança e deductilidade;

• teoria dos estados limites;

9. CRITÉRIOS BÁSICOS para o9. CRITÉRIOS BÁSICOS para o9. CRITÉRIOS BÁSICOS para o9. CRITÉRIOS BÁSICOS para oDIMENSIONAMENTO de REFORÇOSDIMENSIONAMENTO de REFORÇOSDIMENSIONAMENTO de REFORÇOSDIMENSIONAMENTO de REFORÇOS

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• teoria dos estados limites;

• E. L. Utilização: fendilhação, deformação,vibração;

• E. L. Ruína: resistência, equilíbrio, fadiga,flambagem, curvatura, aderência,ancoragem;

• prevenir as ruínas prematuras (destacamentoprecoce do reforço em relação ao suporte emconcreto, por exemplo);

• prevenir as ruínas frágeis, como as resultantesde excesso de compressão no concreto,cortante, tração transversal e torção.

10. EQUAÇÃO de DIMENSIONAMENTO10. EQUAÇÃO de DIMENSIONAMENTO10. EQUAÇÃO de DIMENSIONAMENTO10. EQUAÇÃO de DIMENSIONAMENTOCada Regulamento tem procedimentos próprios paraa definição dos valores característicos das ações eresistências, assim como para os correspondentescoeficientes parciais de segurança.Estes procedimentos levam em consideraçãocaracterísticas e tradições metodológicas próprias decada país ou região, que poderão, em cada caso, sermais penalizantes ou suaves relativamente a valoresdefinidos em documentos como o FIB, os Eurocódigosou a ACI, por exemplo.O conceito de segurança deverá considerar, sempre:

• tolerâncias relativas à geometria dos elementose do conjunto e à posição das barras de aço nomeio da massa de concreto;

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meio da massa de concreto;• incertezas relativas ao modelo estruturaladotado, ao método de cálculo, ao modo deruína e ao nível de gravidade das consequênciasde uma ruína;• nos casos de recuperação e reforço, deveráconsiderar também as incertezas quanto a umamaior repercussão do nível de esforços a atuaremnuma estrutura fissurada e eventualmentedanificada e ainda quanto a interação estruturaantiga – elementos de reforço (comportamentomonolítico futuro).

( ) ( )m

kRndkFd

γγγγ

RRFF ××=≤×=

( ) ( )m

kRndkFd

γγγγ

RRFF ××=≤×=

Fk – é o valor característico das ações, definido emfunção da variabilidade das intensidades destas,devendo ser considerado, quer para odimensionamento de reforços, quer para averificação de estabilidade, de acordo com oestabelecido nos regulamentos vigentes. Poderãoexistir, para uma dada ação, valores característicossuperiores e inferiores sensivelmente diferentes,em função da maior ou menor variabilidade daintensidade da ação. Fk é função de:

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intensidade da ação. Fk é função de:

• período de vida útil (T) previsto para aconstrução (em geral 50 anos, dependendo daimportância social da construção e dosparâmetros de mercado);• nível de risco associado, que é traduzido pelaprobabilidade pretendida (PROBF ), em geralassumida como igual a 95%, de que durante avida útil os valores estabelecidos para as açõesnão sejam ultrapassados.

Associado a estes parâmetros surge naturalmenteum outro, o período de retorno (∆T ), que é otempo no qual estas condições (ações) limites,teriam a probabilidade definida de ocorrência:

Assim, como exemplos:Para T = 100 anos e PROBF = 95%, ∆T = 1950 anos;Para T = 50 anos e PROBF = 95%, ∆T = 975 anos;Para T = 25 anos e PROBF = 95%, ∆T = 238 anos;Para T = 50 anos e PROBF = 90%, ∆T = 475 anos;Para T = 50 anos e PROBF = 70%, ∆T = 140 anos (NB);Para T = 50 anos e PROBF = 50%, ∆T = 37 anos.

No caso de estruturas existentes, Fk poderá ser ou

TFPROB

T1

1

1

−=∆

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knão reduzido, tendo-se em conta, por um lado, ohorizonte de vida útil que se adote a partir daintervenção de reforço / reabilitação (quenormalmente é inferior ao de uma estrutura nova)e, por outro, o nível de risco, que será naturalmentemaior, dado que se está a intervir numa construçãojá com historial de deformações (e de fissuração).

Para uma mesma estrutura, Fk poderá portanto serdiferente, caso se esteja a fazer uma verificação deestabilidade ou caso se trate de dimensionarreforços.

γF ≥1 é o coeficiente de majoração das ações, ouesforços, já que estes daquelas decorrem, emfunção de um modelo de análise (de cálculo)adequadamente definido.Este coeficiente considera as incertezas existentesquanto aos valores assumidos para as ações, a suavariabilidade e a da simultaneidade de ocorrência,e ainda a própria coerência do nível de majoraçãodefinido para cada ação.

No caso de estruturas existentes (γ’F ), se por umlado se poderá ter maior certeza quanto ao valordas ações, por outro se terá maior incerteza

( ) ( )m

kRndkFd

γγγγ

RRFF ××=≤×=

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das ações, por outro se terá maior incertezaquanto a importância de uma dada ação (esforço)na resposta de uma estrutura já danificada(fissurada, deformada). Assim, segundo o CEB 162:

Para ventos, sismos e outras ações maisimportantes, deverá ser efetuado um estudo maisrigoroso (pura probabilidade de ruína) para adeterminação dos valores característicos.

estruturas danificadas

estruturas sãs

⇒

⇒=

⇒−

⇒−=

q

q

q

g

g

g

γγ

γ

γγ

γ

1,0

1,1'

0,1)1,0(

0,1)1,1('

estruturas danificadas

estruturas sãs

( ) ( )m

kRndkFd

γγγγ

RRFF ××=≤×=

Rk – é o valor característico da resistência dos materiais,tomado como aquele para o qual se garanta umaprobabilidade de 95 % de que não lhe venham a ocorrervalores inferiores e que, no caso dos materiais jáexistentes, deverá ser avaliado por ensaios diretos, ouseja, por extração de testemunhos.Para o aço a situação é simples, devendo-se, para alémde realizar ensaios de tração, proceder-se a observaçãoda conformação superficial da barra.Para o concreto, haverá que definir elementos ou áreasde inspeção e caracterizar várias resistênciasrepresentativas destes universos (lajes, vigas, pilares,andares, região de concreto melhor, região de concretopior, etc.). Os resultados deverão ser interpretados à luz

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pior, etc.). Os resultados deverão ser interpretados à luzde cada método de extração de testemunhos, sendo que,em regra geral, não se admite menos de três exemplarespara cada caso.O valor de fck a ser adotado para o caso de seremensaiados três testemunhos (corpos de prova) é, segundoa Euro Norma ENV 206, função da média fcm dos trêsvalores:

fck = fcm – 5 MPaNo entanto, para os materiais de reforço os valores serãomais reduzidos, dado que não se conseguirá, via deregra, mobilizar a totalidade da capacidade do material,posto que o reforço estará a trabalhar apenas para umaparcela das ações. Esta consideração é feita, por

facilidade de tratamento, através de γm e γn:

γm ≥ 1 é o coeficiente de minoração da resistênciados materiais, função da variabilidade da resistênciade cada material, da diferença entre a resistênciareal e a que se avalia pelos ensaios de caracterizaçãoe das incertezas existentes quanto ao processo defabricação e o controle de qualidade dos materiaisde reforço.

Tratando-se de estruturas existentes, considera-seque tenha sido obtida informação rigorosa sobre aspropriedades dos materiais realmente utilizados naestrutura.

Assim, os coeficientes γ’ a adotar para os materiais

( ) ( )m

kRndkFd

γγγγ

RRFF ××=≤×=

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Assim, os coeficientes γ’m a adotar para os materiaisexistentes poderão ser mais discretos que os tomadosem estruturas a construir.

No entanto, para os materiais de reforço os valoresserão mais elevados (ver tabela), forçando a queestes materiais trabalhem a tensões mais baixas,compatíveis com a transmissão de esforços a serfeita, por suspensão e corte, através de um concretofraco (o de recobrimento das armaduras).

Assim:γ’m = γm /1,10, limitando-se:

γ’c ≥ 1,20

γ’s ≥ 1,05.

CORROSÃO COEFICIENTE γR

IDADE DA ESTRUTURA

NÍVEL DE DANOS

A B C D

Antiga 0,85 0,70 0,50 0,25

Recente 0,95 0,80 0,60 0,35

Dano A – manchas de ferrugem, algumafendilhação longitudinal, sem delaminação do

γR < 1 é o coeficiente que considera o tipo e onível de degradação da estrutura, como porexemplo:

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fendilhação longitudinal, sem delaminação doconcreto e mínima perda de seção dasarmaduras (< 5%);

Dano B – manchas de ferrugem, algumafendilhação longitudinal e transversal (estribos),alguma delaminação do concreto e perda deseção das armaduras < 10%;

Dano C – manchas de ferrugem, fendilhaçãoextensa, muita delaminação do concreto e perdasignificativa de seção das armaduras (< 15%);

Dano D – perda localizada da aderência entre aarmadura e o concreto e elevada perda de seçãodas armaduras < 25%.

γn ≤ 1 é o coeficiente de comportamento, ou demonolitismo, a afetar a parcela resistente, porforma a considerar as dificuldades executivaspróprias do sistema de reforço (em especial asreferentes à sua forma de aplicação e àcapacidade aderente do suporte em concreto), aexperiência de quem executa e ainda asincertezas quanto à correta reprodução das

( ) ( )m

kRndkFd

γγγγ

RRFF ××=≤×=

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incertezas quanto à correta reprodução dashipóteses de Projeto.

Assim, um reforço a executar numa viga a meiodo vão, “over-head”, deverá ter um coeficientede comportamento mais gravoso do que o damesma viga junto ao apoio, pela face superior,executado com maior conforto e, portanto, commaior probabilidade de atingir melhordesempenho.

(ver tabela)

11. A DUCTILIDADE APLICADA ao REFORÇO11. A DUCTILIDADE APLICADA ao REFORÇO11. A DUCTILIDADE APLICADA ao REFORÇO11. A DUCTILIDADE APLICADA ao REFORÇO aa capacidadecapacidade dede umauma estruturaestrutura (ou(ou dede umum elementoelemento

estrutural,estrutural, ouou dosdos materiaismateriais queque osos compõem)compõem) ememofereceroferecer resistênciaresistência mesmomesmo sobsob domíniodomínio nãonão elásticoelástico éédefinida,definida, nana generalidade,generalidade, comocomo ductilidadeductilidade..

oo opostooposto dede comportamentocomportamento dúctildúctil éé comportamentocomportamentofrágil,frágil, emem queque aa roturarotura éé brutal,brutal, ocorrendoocorrendo semsemqualquerqualquer avisoaviso prévioprévio..

umauma estruturaestrutura dúctildúctil trabalhatrabalha comcom umum significativosignificativoaumentoaumento dasdas deformaçõesdeformações inelásticas,inelásticas, semsem queque istoistoimpliqueimplique grandegrande perdaperda dede rigidezrigidez ouou grandegrande acréscimoacréscimodede tensãotensão nosnos materiaismateriais resistentesresistentes..

aa flexãoflexão simplessimples éé oo melhormelhor exemploexemplo.. NasNas peçaspeças ditasditassubsub--armadas,armadas, aa roturarotura éé regidaregida pelopelo aço,aço, pelopelo queque háháqueque percorrerpercorrer todatoda aa deformaçãodeformação correspondentecorrespondente aoaopatamarpatamar dede escoamento,escoamento, comcom oo consequenteconsequente avisoavisotraduzidotraduzido emem fissurasfissuras ee grandesgrandes flechas,flechas, antesantes dede

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εcu = 3,5 ‰

εsd >> εyd

x/d O 0,35

peçasub – armada

(dúctil)

traduzidotraduzido emem fissurasfissuras ee grandesgrandes flechas,flechas, antesantes dedeatingiratingir aa ruínaruína..

aoao controlarcontrolar aa posiçãoposição dada linhalinha neutraneutra estáestá--sese aa tentartentartrabalhartrabalhar comcom oo máximomáximo acumularacumular dede energiaenergia(trabalho)(trabalho) ee comcom oo menormenor nívelnível dede esforçoesforço (pouca(pouca áreaáreacomprimidacomprimida ee grandegrande braçobraço dede alavanca),alavanca), parapara que,que,quandoquando viervier umum maiormaior esforço,esforço, aindaainda existamexistam muitosmuitosparespares dede ((FFcdcd ×× zz)) queque garantamgarantam adequadamenteadequadamente ooequilíbrioequilíbrio dada seçãoseção..

z

FFcd

garantirgarantir queque umauma estruturaestrutura assumaassuma umumcomportamentocomportamento dúctildúctil implica,implica, sempre,sempre, queque elaela sejaseja

nana generalidade,generalidade, aa medidamedida dada ductilidadeductilidade ((µµ)) ééfeitafeita pelapela deformabilidadedeformabilidade dada peçapeça numnum dadodadoinstanteinstante comparadacomparada comcom aa deformabilidadedeformabilidade medidamedidanono inícioinício dada situaçãosituação dede escoamentoescoamento(comportamento(comportamento plástico),plástico), ouou sejaseja::

0,1>∆

∆=

y

µ

εu

µ = εu/εy

εy

20

comportamentocomportamento dúctildúctil implica,implica, sempre,sempre, queque elaela sejasejaadequadamenteadequadamente pormenorizada,pormenorizada, oo queque incluiinclui::

umum sistemasistema estruturalestrutural queque permitapermitaredistribuiçãoredistribuição dede esforçosesforços;;

armadurasarmaduras dispostasdispostas dede taltal formaforma queque sejamsejamevitadasevitadas ruínasruínas prematurasprematuras (corte,(corte, aderência,aderência,ancoragem,ancoragem, destacamentodestacamento dodo reforço),reforço),obedecendo,obedecendo, assim,assim, aa modelosmodelos clássicosclássicos dedetrabalho,trabalho, comocomo oo dada treliçatreliça dede Mörsch,Mörsch, eegarantindogarantindo--sese ruínaruína porpor flexão,flexão, comcom grandesgrandesdeformaçõesdeformações;;

estribosestribos nãonão muitomuito espaçadosespaçados entreentre sisi ee bembemamarrados,amarrados, parapara introduzirintroduzir compressãocompressãotransversaltransversal sobresobre aa seçãoseção dede concretoconcreto ee tambémtambémsobresobre oo tirantetirante tracionadotracionado..

12. MATERIAIS12. MATERIAIS12. MATERIAIS12. MATERIAIS

materiais que responderão pelo aumento de resistência: concreto; aço; FRPs (plásticos armados com fibras).

materiais que serão

21

materiais que serão responsáveis pela aderência entre os materiais de reforço e a estrutura existente: concreto; resinas; chumbadores.

12.1. CONCRETO12.1. CONCRETO12.1. CONCRETO12.1. CONCRETO

características genéricas: compacto; rico em cimento; baixo fator A/C (< 0,40); garantia de minimização dos efeitos da retração diferida em relação ao concreto existente;

controle da máxima dimensão dos agregados;

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agregados; melhoria das características mecânicas e da homogeneidade pela adição dosada de fibras de polipropileno ou mesmo de fibras metálicas;

redução da porosidade pela adição de sílica ativa;

garantia de sistema de cura apropriado.

formas de aplicação: dependerá do tipo de reforço a serexecutado, das dificuldades deacesso e das extensões envolvidas;

nos casos de intervenção emgrandes áreas, aplicação porprojeção, em geral por via seca;

em reforços localizados, concretoconfinado por formas, comgarantia de vibração adequada;

como alternativa ao concreto, noscasos em que as áreas deintervenção sejam discretas, utilizar

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intervenção sejam discretas, utilizarargamassas poliméricas, de basecimentosa, modificadas com adiçãode polímeros em pó e outrasadições. Devem ser tixotrópicas,isentas de retração, prontas paraaplicar, às quais deverá seradicionada apenas água, naquantidade estritamente necessáriaà hidratação e justo no momentode sua aplicação, a ser feita àespátula e aperto final à mão.

colas, aplicadas manualmente(tixotrópicas, com consistência demassa) ou por injeção (líquidas);

em geral em dois componentes – aresina pura e o endurecedor –misturados somente na hora daaplicação, na proporção a definirpelo Fabricante.

características genéricas: normalmente de base epóxida

12.2. RESINAS12.2. RESINAS12.2. RESINAS12.2. RESINAS

24

normalmente de base epóxida(modificada, para substratos úmidos)ou em poliuretano, para permitir a“respiração” de substratos minerais;

espessura muito bem controlada;

elevada resistência ao corte (20 MPa) eà tração (50 MPa) e baixo módulo deelasticidade (2 a 8 GPa), para garantirtransferência de carga semescorregamentos;

viscosidade adequada, em especialpara os casos de aplicação por injeção.

características especiais:(a especificar pelo Projetista) “pot-life”, intervalo de tempo durante oqual o material líquido é facilmenteutilizável. Situa-se, normalmente, entre30 e 60 minutos, devendo ser escolhidoem função do tipo de trabalho a realizare da temperatura ambiente. O “pot-life”diminui com o aumento da temperaturae com a quantidade de material apreparar, pois quanto maior for ovolume a polimerizar, maior a libertação

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volume a polimerizar, maior a libertaçãode calor durante a cura da resina;

temperatura de transição ao estadovítreo, que caracteriza o ponto a partirdo qual a resina deixa de estarendurecida, comportando-se como cola,e passa a estar pastosa, deixando de sercapaz de transferir esforços entre osmateriais de reforço e a base. As resinasepóxidas assumem este comportamentosob temperaturas > 60 ºC.

barras de aço do tipo CA 25 ouCA 50, na dependência do tipodo aço da armadura existente.Eventualmente o aço de reforçoprecisará ter característicasespeciais de soldabilidade;

de protendido, em fios ecordoalhas para aplicação

12.3. AÇO12.3. AÇO12.3. AÇO12.3. AÇO

26

cordoalhas para aplicaçãoexterior;

em chapas e perfis metálicos, dotipo SAC 41 (fyd = 250 MPa) ouSAC 50 (fyd = 350 MPa), sendo autilização deste último maisvantajosa quando a estruturaexistente tiver barras de aço dotipo CA 50.

12.4. CHUMBADORES12.4. CHUMBADORES12.4. CHUMBADORES12.4. CHUMBADORES

a serem fixados mecânica e/ouquimicamente ao suporte deconcreto, exigindo, sempre,furação prévia. Em geraltrabalham a tração (comoancoragem) e ao corte (comopinos). Existe uma grandevariedade de produtos destes

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variedade de produtos destesno mercado, com diferentesdiâmetros e comprimentos;

uma variante é a utilização debarras de aço passantes, com asextremidades em rosca;

outra variante consiste nautilização de barras de aço coma cabeça em gancho.

12.5. PLÁSTICOS ARMADOS com FIBRAS12.5. PLÁSTICOS ARMADOS com FIBRAS12.5. PLÁSTICOS ARMADOS com FIBRAS12.5. PLÁSTICOS ARMADOS com FIBRAS

generalidades: elementos compósitos: matriz resinosa + armadura fibrosa;

plásticos epóxidos armados comfibras de carbono (grafite),vidro ou aramida;

impregnados “in situ”, commenor concentração de fibras,ou seja, com menor capacidaderesistente, mas com a

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resistente, mas com apropriedade de poderacompanhar a geometria dosubstrato, pelo que são usadospara o cintamento de pilares ecomo estribos, em vigas ;

pré-fabricados, sob a forma delâminas ou barras, apropriadospara os reforços à flexão, poistêm capacidade de fazer frentea esforços de maior grandeza.

armaduras:(a especificar pelo Projetista, emfunção do módulo de elasticidade eda deformação de rotura)

fibras de carbono ou grafite;

fibras de vidro; fibras de aramida; fibras sintéticas (poliéster, nylon).

29

as armaduras são as responsáveis pelaresistência mecânica e pela rigidez;

para aumento da capacidaderesistente, fibras com módulo deelasticidade específico elevado;

para a obtenção de umcomportamento dúctil, melhor serárecorrer à fibras com maior extensãode rotura;

a concentração máxima de fibras (forçaa resistir) dependerá do processo defabricação: 35% para o manual e 70%para o pré-fabricado.

fibras de vidro: são as fibras mais utilizadas, dado oconhecimento que já se tem sobre o seucomportamento;

elaboradas a partir da química do vidro; estupenda razão qualidade / preço; excelentes características de isolamento; peso específico elevado; baixo módulo de elasticidade; baixa resistência face à cargaspermanentes e à cíclicas;

maior sensibilidade à umidade, aosálcalis e à abrasão.

30

álcalis e à abrasão.

E-Glass: é o tipo mais utilizado, à base dovidro mais comum. Boas propriedadeselétricas, baixa capacidade de absorção deumidade, durável e de baixo custo;

AR-Glass: alta porcentagem de silício, éresistente aos álcalis (indicada para revestirmateriais cimentosos). As propriedadesmecânicas são inferiores às das fibras E;

R-Glass: é recente, à base de aluminato decálcio; é um produto topo de gama, cujomódulo de elasticidade chega a 180 GPa.Possui custo mais elevado e é muitoresistente a fadiga, ao calor e à umidade.

fibras de aramida: aramida é a designação genérica dasfibras orgânicas de poliamidaaromática;

foram introduzidas comercialmentepela DuPont, no ano de 1965, comoKEVLAR

;

muito baixo peso específico;

excepcional tenacidade (resistência aoimpacto) e de difícil moldagem;

excelente resistência à abrasão;

31

excelente resistência à abrasão;

produto razoavelmente caro;

pouco resistentes à compressão;

sensíveis à fluência e aos raiosultravioleta.

fibras de carbono ou grafite:a partir da pirólise de fibras base, que não sevolatizam ou derretem mesmo quando submetidas aaltas temperaturas;

são de base acrílica (poliacrilonitril – PAN), que sãomais caras e admitem maiores deformações, ouderivadas do petróleo destilado (PITCH), que sãocerca de 33 % mais baratas, mas que só admitemalongamentos até 12‰ ;

a obtenção das fibras de carbono principia peloaquecimento das fibras base ao ar, até 300 °C, porforma a estabilizá-las – já que serão as responsáveispelo processo de fusão – e impedir que se contraiamsob temperaturas ainda “baixas”;

depois dá-se a carbonização das fibras, sobtemperaturas de até 2000 °C, numa atmosfera inerte,para eliminar todos os elementos que não sejamcarbono. Consegue-se, assim, carbonos de alta

32

carbono. Consegue-se, assim, carbonos de altaresistência (E = 150 a 300 GPa);

para grafites (E = 700 a 800 GPa, mas com tensões derotura mais baixas que o carbono), há que elevar atemperatura até 3000 °C – grafitização das fibras –estágio em que se forma a estrutura cristalizadaprópria do grafite, muito rígida e resistente.

fibras sintéticas: são fabricadas a partir de polímerostermoplásticos, sendo, em geral,produtos estáveis e duradouros;

fibrasfibrasfibrasfibras dededede polipropilenopolipropilenopolipropilenopolipropileno (homopolímerode polipropileno 10% fibrilado eimprimado) são inertes e compatíveiscom todo o tipo de cimento e aditivos,pelo que são muito utilizadas emprodutos cimentosos e em geotêxteis.Têm muito boas propriedadesmecânicas;

fibrasfibrasfibrasfibras dededede polietilenopolietilenopolietilenopolietileno, também derivam

33

fibrasfibrasfibrasfibras dededede polietilenopolietilenopolietilenopolietileno, também derivamde poliolefinas e são muito utilizadascomo armaduras em matrizescimentosas e em materiais geotêxteis;

fibrasfibrasfibrasfibras dededede nylonnylonnylonnylon derivam da poliamida,têm boa resistência à tração e sãomuito empregues em materiaisgeossintéticos;

fibrasfibrasfibrasfibras dededede poliésterpoliésterpoliésterpoliéster têm emprego nocampo dos geotêxteis e têxteis emgeral, combinadas, via de regra, com lãde vidro e imersas numa matriztermoplástica.

características de algumas fibras em cordãocaracterísticas de algumas fibras em cordãocaracterísticas de algumas fibras em cordãocaracterísticas de algumas fibras em cordão

principais tipo de resinas

características grafite carbono E médio

carbono E baixo

aramida KEVLAR®49 e-glass

resistência à tração (GPa) 2,4 2,9 5,7 2,7 1,9

módulo de elasticidade (GPa) 830 390 290 125 72

34

módulo de elasticidade (GPa) 830 390 290 125 72

deformação na rotura (‰) 3 7 18 19 48

peso específico (kN/m³) 21,6 17,6 17,6 14,5 25,5

coef dilatação térmica (10-6/°C) -1,45 -1,13 -0,75 -2,0 5

Resistividade (µΩ-m) 2,2 9,5 15 402 × 1018

preço (USD/kg) 140 35 18 33 2

matrizes:(a especificar pelo Projetista, em funçãodo componente de base, com adefinição do módulo de elasticidade, dadeformação de rotura, da viscosidade edo ponto de transição vítrea) a matriz dos materiais plásticosenvolve, protege e suporta asarmaduras, por forma a:

manter as fibras juntas, alinhadasnuma direção previamente definida;

35

numa direção previamente definida; transferir as tensões entre asdiferentes armaduras, impedindo aflambagem destas;

proteger as armaduras das agressõesambientais e contra o desgaste;

conferir, em alguns casos, a necessáriaductilidade ao plástico, para que estese acomode face a fissuras queocorram como resultado de fraturasnas fibras.

as resinas de epóxidoepóxidoepóxidoepóxido caracterizam-se por: extraordinária capacidade de aderência; grande capacidade resistente às ações mecânicas eàs agressões químicas

baixa retração durante a cura; são sensíveis à umidade; exigem dosagem cuidada da quantidade decatalisador;

serem 3 vezes mais caras que as de viniléster e 4vezes mais que as de poliéster.

os maiores problemas das matrizes poliméricas sãoa degradação sob a ação do calor, da umidade edos ataques químicos;

as características da matriz influem nascaracterísticas do produto final:

muito nas condições de fabricação (viscosidade,ponto de fusão, temperatura de transição vítrea,

36

ponto de fusão, temperatura de transição vítrea,cura);

pouco nas propriedades mecânicas.

características de algumas resinascaracterísticas de algumas resinascaracterísticas de algumas resinascaracterísticas de algumas resinasprincipais tipos de resina

características epóxido viniléster fenólica poliimida

resistência à tração (MPa) 55 – 130 79 – 90 40 – 190

módulo de elasticidade (GPa) 2,5 – 4,1 3 – 3,3 3 – 5

deformação na rotura (%) 1 – 9 3,9 – 5,2 3 1 – 60

peso específico (kN/m³) 10,8 – 12,7 10,9 – 12,9 12,5 – 13,1 12,7 – 13,7

retração volumétrica na cura (%) 1 – 3 0,1 – 1 0,5 – 1,5 0,5 – 0,7

temperatura transição vítrea (°C) 50 – 260 119 – 280 130 – 180 210 – 340

coef. dilatação térmica (µm/m/°C) 45 – 90 14 – 50

processos de fabricação: impregnaçãoimpregnaçãoimpregnaçãoimpregnação manualmanualmanualmanual:::: embebimento dasarmaduras em resina no estado líquido. Esteprocesso possibilita a adaptação do materialàs superfícies, é rápido, pode ser executadoà temperatura ambiente, mas poderáresultar em produtos de qualidadequestionável:

pela pouca capacidade de impregnação (o queimplica a utilização de quantidades reduzidasde armadura);

pela grande possibilidade de desalinhamentodas armaduras durante o processo deimpregnação, o que reduz a capacidaderesistente na direção principal, assim como omódulo de elasticidade do produto;

pela dificuldade em garantir o pleno

37

pela dificuldade em garantir o plenoenvolvimento das armaduras, ou seja, que aimpregnação esteja garantida, na totalidade.

pultrusãopultrusãopultrusãopultrusão, que consiste no estiramento dasfibras, já impregnadas de resina, através deum molde, onde se produz a polimerizaçãoda resina, dando lugar à produção de perfiscom a mesma forma da cavidade do molde.

propriedades elásticas dos plásticosfibrados: FRPs são assumidos como materiaisanisotrópicos (propriedades mecânicasdiferentes para diferentes direções noplano) e delgados (elementoslaminares, de espessura desprezível);

o método mais simples para se estimar omódulo de elasticidade de um plásticounidireccional é assumir o modelo emparalelo, no qual os dois componentesestão perfeitamente associados,deformando-se em conjunto, ou seja, adeformação do plástico é igual à das

38

deformação do plástico é igual à dasarmaduras e à da matriz. Assim, sendo νa concentração volumétrica de cadacomponente:

matriz

armaduraFcFc

( )fmffc vEvEE −×+×= 1

Lei de Voigt ou Lei de Voigt ou Lei de Voigt ou Lei de Voigt ou regra das misturas:regra das misturas:regra das misturas:regra das misturas:

a rigidez na direção da armadura é funçãode E das fibras, enquanto a rigideztransversal é regida pelo E da matriz;

os tecidos entrelaçados possuemcaracterísticas de concentração volumétricade fibras e de módulo de elasticidade muitodistintas. Nunca será demais lembrar que ovalor de E reduz-se com o aumento de θ.

se as fibras estão orientadas segundo um

39

se as fibras estão orientadas segundo umângulo ≠ 0° a resistência efetiva é menor,porque às tensões axiais somar-se-ão asresultantes das tensões tangenciais:

Área Aθ

Área A θ

θ

σθ

σc

θ

τc τθTRAÇÃO

θσθ

θ

θθσ θ

θ

22coscos

A

F

cos

A

cosF

A

cosFc ====

13. REFORÇOS à FLEXÃO: TÉCNICAS DISPONÍVEIS13. REFORÇOS à FLEXÃO: TÉCNICAS DISPONÍVEIS13. REFORÇOS à FLEXÃO: TÉCNICAS DISPONÍVEIS13. REFORÇOS à FLEXÃO: TÉCNICAS DISPONÍVEIS

13.1. Adição de Barras de Aço13.1. Adição de Barras de Aço13.1. Adição de Barras de Aço13.1. Adição de Barras de Aço

é uma metodologia adequada quando: houver deficiência resistente nas armaduras existentes;

não houver problema em aumentar as dimensões geométricas;

a qualidade do concreto existente for compatível com o novo campo de tensões a

40

compatível com o novo campo de tensões a ser implantado.

vantagens e desvantagensvantagens e desvantagensvantagens e desvantagensvantagens e desvantagens: recurso a materiais correntes na Construção

Civil (o que pode ser um perigo, por estimularos não especialistas);

implica a remoção da camada de recobrimentodas armaduras, cuja má qualidade (é concretosujeito à tração) é responsável pelo maudesempenho dos reforços à base de colagens;

protege de forma eficaz as armaduras contra aação do fogo;

se o concreto de recobrimento for bem aplicadoe adequadamente protegido, constitui-se numabarreira eficaz à penetração dos agentesagressores causadores da corrosão dasarmaduras.

41

armaduras.

exige, normalmente, intervenções profundas - ecustosas – na estrutura remanescente (furaçãopara ancoragem de novas barras);

em geral, introduz grandes acréscimos nageometria das peças;

é altamente poluente (poeira e ruído);

exige tempo para que o concreto endureça e aestrutura possa entrar em carga;

exige cuidado especial para a interface concretonovo - concreto velho, tanto em termos deexecução (retração diferenciada) como decálculo (limitação da tensão cisalhante).

avaliação da necessidade de se escorar e/oumacaquear (apoios provisórios?) a peça antes daexecução dos trabalhos;

remoção da camada de recobrimento, até aexposição do semi-perímetro das barras, comrecurso a martelos pneumáticos leves (± 5 kgf),devendo-se tomar medidas para o controle damicrofissuração das superfícies. A superfíciedeverá ficar razoavelmente rugosa, dado que aaderência se dará também por atrito;

limpeza das superfícies expostas, pela aplicaçãosucessiva de jatos de areia úmida, água e ar sobpressão controlada, por forma a remover toda

metodologia de execução:metodologia de execução:metodologia de execução:metodologia de execução:

42

pressão controlada, por forma a remover todaa sujeira que a operação precedente tenhadeixado, assim como eventuais carepas decorrosão;

posicionamento das novas barras, bem atadas àsexistentes e espaçadas de tal forma a permitircômoda concretagem, respeitando dobramentosob ângulos adequados e evitando ganchos;

saturação, com água, da superfície de concreto.A água é a melhor ponte de aderência entremateriais cimentosos;

aplicação do novo concreto, respeitando as maisadequadas condições de aplicação, lançamentoe cura.

13.2. Aumento da Seção de Concreto13.2. Aumento da Seção de Concreto13.2. Aumento da Seção de Concreto13.2. Aumento da Seção de Concreto aumento da capacidade resistentedas peças (lajes, em especial) ao seaumentar a contribuição da parcelado concreto (área comprimida):

apicoamento da superfície(controle da rugosidade);

limpeza;

saturação da superfície;

concreto fluido, fator A/C < 0,35,

43

concreto fluido, fator A/C < 0,35,com fibras;

chumbadores metálicos, emquinquôncio, distribuídos aolongo da superfície a ligar;

espessura de concreto ≥ 30 mm,para fazer algum peso e,consequentemente, uma pressãomobilizadora de um nível deaderência mais elevado.

13.3. Colagem de Chapas Metálicas13.3. Colagem de Chapas Metálicas13.3. Colagem de Chapas Metálicas13.3. Colagem de Chapas Metálicas é uma metodologia adequada quando:

houver deficiência resistente nas armaduras existentes;

houver problema em modificar a geometria;

for possível controlar a conformidade dos materiais a empregar e das intervenções a realizar;

as ações cíclicas não forem muito importantes;

a qualidade do concreto existente for compatível com o novo campo de tensões a ser implantado.

implica:

44

em pequenas superfícies, apenas a aplicação prévia da resina sobre as duas interfaces a serem coladas;

na generalidade, injeção e selagem da periferia do contacto entre a chapa e o substrato.

na grande maioria dos casos, as chapasdevem ter espessura máxima de 5 a 6 mm.Mais do que isso acarretaria uma exageradaconcentração de esforços e a perda docomportamento dúctil da seção. O Boletim162 do CEB estabelece como 10 mm o limitemáximo para a espessura destas chapas.

nãonão alteraaltera muitomuito aa geometriageometria dasdas peçaspeças;; éé poucopouco poluentepoluente;; propiciapropicia umauma razoávelrazoável rapidezrapidez dede execução,execução,

interferindointerferindo muitomuito poucopouco comcom aa normalnormalutilizaçãoutilização dada estruturaestrutura ;;

dádá--sese umum naturalnatural controlecontrole dada fissuraçãofissuração dodoconcretoconcreto existente,existente, comocomo resultadoresultado dodo própriopróprioprocessoprocesso dede injeçãoinjeção..

exige,exige, parapara garantiagarantia dede bombom desempenho,desempenho,injeçãoinjeção dodo adesivoadesivo ee colocaçãocolocação dedechumbadoreschumbadores;;

exigeexige excepcionalexcepcional preparaçãopreparação tantotanto dadasuperfíciesuperfície emem concretoconcreto quantoquanto dada chapachapametálicametálica;;

vantagens e desvantagens:vantagens e desvantagens:vantagens e desvantagens:vantagens e desvantagens:

45

solicitasolicita aa camadacamada dede concretoconcreto entreentre aaarmaduraarmadura existenteexistente ee oo reforçoreforço aa mobilizarmobilizarelevadaselevadas tensõestensões cisalhantescisalhantes;;

asas peçaspeças metálicasmetálicas sãosão pesadaspesadas ee nãonão têmtêmflexibilidadeflexibilidade parapara sese adaptaradaptar àà geometriageometria dadapeçapeça dede concretoconcreto;;

éé sensívelsensível àà açãoação dede altasaltas temperaturastemperaturas ee dederaiosraios UV,UV, dadadada aa importânciaimportância dodo papelpapel dodoadesivoadesivo;;

apresentaapresenta problemasproblemas dede fluênciafluência sobsob aa açãoaçãodede cargascargas permanentespermanentes;;

grandegrande variaçãovariação nono desempenhodesempenho dodo sistemasistemamesmomesmo faceface aa pequenaspequenas deficiênciasdeficiências dedepormenorpormenor..

avaliação da necessidade de se escorar e/oumacaquear (apoios provisórios?) a peça antes daexecução dos trabalhos;

apicoamento ligeiro da superfície, para remover acamada mais externa do concreto, a jatos de areia oua martelo de agulhas. A rugosidade a obter é bemmais suave que para as situações de reforços poradição de concreto, por tratar-se de uma colagempura e simples. A espessura da cola não deveráultrapassar os 3 mm;

furação prévia do substrato em concreto, marcandoos pontos para a posterior fixação dos chumbadores;

regularização da superfície pela a aplicação manualde uma argamassa fina, não retrátil, pouco espessa emuito resistente;

metodologia de execução:metodologia de execução:metodologia de execução:metodologia de execução:

46

muito resistente;

as chapas deverão ser metalizadas, galvanizadas oupintadas para proteção contra a corrosão;

decapagem abrasiva da face das chapas que irá ficarem contacto com a cola, a ser protegida por umapelícula adesiva, que só deverá ser removida nomomento da aplicação;

injeção com resina de viscosidade e “pot-life”controlados;

o aperto dos chumbadores deverá ser dado antes econfirmado depois da injeção da resina;

garantir proteção contra o fogo, por pintura ou pelaaplicação de um revestimento em argamassacompacta.

Ok!Ok!Ok!Ok! Não!Não!Não!Não!

fissuras nas arestas! Ok!Ok!Ok!Ok!

47

13.4. Colagem de FRPs13.4. Colagem de FRPs13.4. Colagem de FRPs13.4. Colagem de FRPs é uma metodologia adequada quando:

houver deficiência resistente; o aspecto estético for fundamental; for possível controlar a conformidade dosmateriais a empregar e das intervenções arealizar;

os prazos de execução forem curtos; a questão de não haver poluição forfundamental;

a qualidade do concreto existente forcompatível com o novo campo de tensões aser implantado.

é uma técnica exclusiva para concretizar o

48

é uma técnica exclusiva para concretizar oaumento da taxa de armadura, implicando : para reforços de vigas, quando o esforçoadicional a introduzir é significativo, pelacolagem de lâminas epóxidas de fibras decarbono pré-fabricadas, com módulo deelasticidade muito próximo ao do aço deconstrução;

para reforço em lajes, onde a força a resistirnão será muito elevada, utilizar tecidosunidirecionais de fibras de carbono, a seremimpregnados, no local, com resina epóxida. Autilização de mais do que três camadassuperpostas não conduz a bons resultados.

CFRP tecidos

unidirecionais tecidos

bidirecionais laminas

peso de fibras (g) 200 a 400 300 a 500 200 a 400

espessura de

cálculo (mm) 0,11 a 0,23 0,27 a 0,45 1 a 1,4

espessura do

plástico (mm) 0,35 a 0,65 0,90 a 1,60 1 a 1,4

proporção de

fibras no plástico

25 a 40 %

20 a 35 %

60 a 70 %

alinhamento das

fibras

vantagens e desvantagens: não altera muito a geometria das peças;

49

não altera muito a geometria das peças;

é pouco poluente;

é de muito rápida execução, caso o suporte nãoseja muito irregular.

são materiais ainda muito caros;

exige excepcional preparação do substrato; solicita a camada de concreto entre a armaduraexistente e o reforço com elevadas tensões decorte;

os problemas sob a ação de altas temperaturas ede raios UV, pela importância do papel dasresinas;

grande variação no desempenho do sistemamesmo face a pequenas deficiências depormenor.

avaliação da necessidade de se escorar e/oumacaquear (apoios provisórios?) a peça antes daexecução dos trabalhos;

conveniente preparação do substrato, que deveráestar são, sem fissuras nem delaminações, nivelado eregularizado;

depois de removida a camada de concreto nãoaderente, aplicar uma fina camada de regularização,à base de argamassa epóxida (“putty”), acabada àespátula;

o controle da regularidade da superfície deve ser feitoatravés de uma régua com 2 m de comprimento, nãose admitindo, em cada medição, desníveis superiores a5 mm;

metodologia de execução para as lâminas:metodologia de execução para as lâminas:metodologia de execução para as lâminas:metodologia de execução para as lâminas:

50

umidade do substrato, na aplicação da lâmina,inferior a 4 %;

lâminas limpas com solvente apropriado;

limitar a espessura de adesivo a 2 mm;

preparada e limpa a superfície, aplicar o primárioepóxido (em uma demão, sem qualquer diluição) cujafunção será não só a de melhorar, através daimpregnação, as características do concreto dasuperfície, mas também a de garantir a plena adesãoda lâmina, devendo o concreto garantir adequadaresposta a uma tensão mínima de arrancamento(“pull – off”) de 1,5 MPa;

aplicação manual das lâminas, com uma leve pressãoa rolo macio, para expulsar o adesivo em excesso.

51

lâminas CFRP para reforço à flexão

tecidos para ancoragem das lâminas, a cada 2 h

10 a 15 cm

preparação do substrato, com a remoção da leitadasuperficial do concreto, com uma esmeriladora;

arredondamento das arestas das vigas, raio mínimode 15 mm;

limpeza da superfície a jatos de água e ar;

impregnação com primer epóxido que resista a umatensão pull-off mínima de 1 MPa;

reparação dos defeitos geométricos ou de execuçãoda superfície a ser revestida (cuja irregularidade nãodeve superar a 2mm/1m), a ser executada pelaaplicação de uma fina camada de regularização, àbase de argamassa epóxida (“putty”), acabada àespátula;

metodologia de execução para os tecidos:metodologia de execução para os tecidos:metodologia de execução para os tecidos:metodologia de execução para os tecidos:

52

espátula;

até um máximo de 24 h após o primer, aplicar a resinade colagem, à pincel;

os tecidos são então desenrolados e cortados, comuma vulgar tesoura, à rigorosa medida do reforço aser executado;

aplicação manual, retirando-se, depois do corretoposicionamento, o plástico protetor;

aplicação da resina de impregnação;

acabamento final com revestimentos de altodesempenho que, em simultâneo, confiram aosistema um melhor comportamento na resistência aação do fogo e aos raios UV.

53

13.5. Protensão Exterior13.5. Protensão Exterior13.5. Protensão Exterior13.5. Protensão Exterior

Esta é a técnica que, por excelência, caracteriza a situação

de reforço ativo, pelo que, via de regra, conduz aos

melhores resultados, por alterar o campo de tensões

instalado no concreto, ao introduzir pressões de

compressão, sendo capaz de controlar, em simultâneo,

resistência, deformação e fissuração.

No entanto, muitas vezes existem limitações físicas à

introdução desta técnica, em especial em trabalhos a

realizar no interior de edifícios. É também uma metodologia

que pode implicar custos elevados.

A introdução de protensão como elemento de reforço (pós-

tensão) pretenderá, em geral, contrariar uma carga atuante

(cargas permanentes ou novas sobrecargas), ou uma

deformação, ou reduzir níveis de tensão nas armaduras

54

deformação, ou reduzir níveis de tensão nas armaduras

(para controlar a fissuração, por exemplo) ou ainda

implantar um novo estado de tensões, pela adição de um

campo de compressão constante. Assim sendo, será sempre

interessante, para efeito de se tirar o máximo partido do

reforço, considerar, tanto para a verificação de tensões

como para o dimensionamento à rotura, a pós-tensão como

uma ação sobre a seção de concreto armado existente.

Para a concretização destes objetivos são normalmente

utilizados cabos exteriores à estrutura, não aderentes, sendo

a força equivalente introduzida através de uma peça

acessória, de desvio, especialmente concebida para o efeito.

Em alguns casos, haverá que cuidar das questões

relacionadas com a flambagem dos cabos, o que pode ser

conseguido pela introdução de múltiplos desviadores.

L/2 L/2

e

P

-P

Ptan Ptanq= 2PtanL

P

PLtan14

-Ptan

Ptan

-

L/2 L/2

e

Ptan

P

Ptan

P

2Ptan

1-2 PLtan

-Ptan

Ptan

-P

= 2eL L

2e=

55

Em termos de dimensionamento, haverá que controlar os

níveis de compressão que passarão a estar instalados no

concreto, com a introdução da protensão, do

comportamento da seção à rotura, das tensões nas regiões

de ancoragem e do aparecimento de esforços adicionais se

os elementos a reforçar (ou os adjacentes a estes) forem

hiperestáticos.

Já estão disponíveis no mercado sistemas de pós - tensão

com a utilização de lâminas epóxidas de fibras de carbono e

de feixes de fibra de aramida e vidro.

cabo de protendido(normalmente externo e não aderente)

desvio

13.6. Outras Situações13.6. Outras Situações13.6. Outras Situações13.6. Outras Situações

São situações em que o reforço poderá ser executado

pela introdução de novos elementos, que assumam a

nova carga a ser instalada na estrutura ou uma parcela

da carga existente, casos em que, necessariamente,

precisariam ser ativados por macaqueamento.

56

Incluem-se, neste caso, a adição de perfis metálicos ou

de novas vigas de concreto armado, pré-fabricadas ou

moldadas “in situ”, e ainda a redução de vãos, pela

introdução de pilares (escoras permanentes)

intermédias. É importante atentar para o fato de que se

estará a alterar todo o sistema estrutural existente, o

que implica re-calcular, criteriosamente, a estrutura.

57

14. REFORÇOS à FLEXÃO: DIMENSIONAMENTO14. REFORÇOS à FLEXÃO: DIMENSIONAMENTO14. REFORÇOS à FLEXÃO: DIMENSIONAMENTO14. REFORÇOS à FLEXÃO: DIMENSIONAMENTO

ter presente a parcela das ações pela qualse irá responsabilizar o elemento dereforço;

verificação do comportamento ao cortante,para garantir a hipótese de rotura à flexão;

dimensionamento à rotura, com verificaçãodo comportamento em serviço: linha neutra que garanta comportamentodúctil (≤ 35 %);

seleção do modo de rotura pretendido,sendo mais adequado prevenir ruínas

14.1. Conceitos Básicos14.1. Conceitos Básicos14.1. Conceitos Básicos14.1. Conceitos Básicos

58

sendo mais adequado prevenir ruínasprematuras, o que requer a adoção demodelos clássicos de dimensionamento parao concreto armado (treliça de Mörsch, emespecial) e exige a introdução de sistemasmecânicos que garantam amarração efetivae suspensão dos reforços;

limitação das extensões de rotura para oreforço, em função das característicaspróprias de cada material;

controle das extensões da armadura original,em especial quando se está a reforçar comFRPs. Neste caso, como a inércia do elementode reforço é pequena, as armadurasexistentes passam a ser muito maissolicitadas.

14.2. Modos de Rotura14.2. Modos de Rotura14.2. Modos de Rotura14.2. Modos de Rotura

alongamento da armaduraalongamento da armaduraalongamento da armaduraalongamento da armadura peça a trabalhar como sub - armada,comportamento dúctil, maior capacidade pararedistribuição de esforços.

59

esmagamento do concretoesmagamento do concretoesmagamento do concretoesmagamento do concreto comportamento mais frágil, porque oesgotamento do concreto não dá chance a setirar partido da capacidade de deformaçãoplástica (aço) ou elástica (FRPs).

ruínas prematurasruínas prematurasruínas prematurasruínas prematuraso destacamento do elemento de reforçopor tração / cisalhamento no concreto dainterface ou no adesivo dá-seprincipalmente em consequência daincapacidade do sistema (concreto +adesivo) em transmitir os esforços entre aarmadura existente e o elemento dereforço).

60

14.3. Seleção do Modelo para Dimensionamento14.3. Seleção do Modelo para Dimensionamento14.3. Seleção do Modelo para Dimensionamento14.3. Seleção do Modelo para Dimensionamento

a treliça de Mörsch modificada é um modeloclássico e, portanto, confortável e seguro. Osua utilização exige a introdução de sistemasmecânicos que garantam amarração efetivae suspensão dos reforços.

61

é muito importante que a extensão (comprimento) do reforço seja tal que se garanta a ancoragem em zona comprimida

62

14.4. Sistemas de Equilíbrio14.4. Sistemas de Equilíbrio14.4. Sistemas de Equilíbrio14.4. Sistemas de Equilíbrio

63

utilizar, principalmente nos casos linhasneutras muito altas, em que o encurtamentodo concreto for inferior a 2‰, o diagramaparábola - retângulo para o concreto;

controlar as tensões de cisalhamento nainterface entre os materiais, limitando-as, emqualquer caso, a :

MPafctm

c

sd 23

21≤×=

γτ

14.5. Recomendações14.5. Recomendações14.5. Recomendações14.5. Recomendações

adotar, como tensão de cálculo dos FRPs:

64

adotar, como tensão de cálculo dos FRPs:

ref

refurefuref

E

γεσ ×= ,,

limitar, para plásticos armados com fibrasde carbono, o alongamento na rotura a:

εref,u = 6,5 ‰ (lâminas com G = 200 GPa);

εref,u = 8,0 ‰ (lâminas com G = 150 GPa);

εref,u = 6,0 ‰ (para os tecidos unidirecionais).

15. REFORÇOS ao CORTANTE: DIMENSIONAMENTO15. REFORÇOS ao CORTANTE: DIMENSIONAMENTO15. REFORÇOS ao CORTANTE: DIMENSIONAMENTO15. REFORÇOS ao CORTANTE: DIMENSIONAMENTO

o reforço ao cortante deverá sempre ser executado através da disposição de tecidos unidirecionais na direção transversal, admitindo-se, desde que seja conveniente, inclinar as tiras em relação à horizontal;

a deformação última dos plásticos estará limitada pela consideração da deformação

limite dos estribos existentes (ε = 2 a 3 ‰), condicionada pela do concreto, por forma a poder-se desenvolver o cálculo segundo o modelo de treliça modificado;

o cálculo deverá ser feito, à semelhança do

15.1. Conceitos Básicos15.1. Conceitos Básicos15.1. Conceitos Básicos15.1. Conceitos Básicos

65

o cálculo deverá ser feito, à semelhança do que acontece para os reforços por adição de chapas metálicas, pela consideração da contribuição resistente das parcelas do concreto, dos estribos e do reforço :

Vsd = Vcd + Vwd + γmVfd é fundamental garantir a adequada

amarração das tiras de tecido na região de compressão da seção. Quando esta estiver na laje, haverá que recorrer a peças metálicas complementares ou ao embebimento das extremidades dos tecidos em meio epóxido.

15.2. Recomendações15.2. Recomendações15.2. Recomendações15.2. Recomendações

.d.b0,6fV wctdcd =

32

ckinfctk f0,21

ff ==

( )

+

−

=

=

−

cotgθcotgαθenfcd.bw.d.s250

f10,54

ºα

ºθ .d.bf

250

f10,27

V2ck

wcdck

2rd

90

45

66

c

ck

c

inf

ctdγ

f0,21

γf ==

ydsw

wd 0,9.d.fs

AV =

ffdf

sffd ..E

s

A2.V ε=

16. REFORÇOS de PILARES: CINTAMENTO16. REFORÇOS de PILARES: CINTAMENTO16. REFORÇOS de PILARES: CINTAMENTO16. REFORÇOS de PILARES: CINTAMENTO

com o cintamento pretende-se aumentar acapacidade de carga de um pilar através doincremento da resposta parcelar conferidapelo concreto, quando confinado, oumelhorar o seu coeficiente de ductilidade,quanto aos deslocamentos horizontais;

observe-se o círculo de Möhr para assituações de concreto simples e confinado econstate-se como mesmo uma pequenatensão de confinamento resulta numacentuado acréscimo de tensão axial:

16.1. Conceitos Básicos16.1. Conceitos Básicos16.1. Conceitos Básicos16.1. Conceitos Básicos

67

σ

concreto confinado

concreto simples

deslizamentoτ

incremento natensão axial

tensão deconfinamento

16.2. Pormenores16.2. Pormenores16.2. Pormenores16.2. Pormenores

φ

c,cfσ

Fcf cfF

68

cckcfc, fσ σ∆+=2

φ= xcfc,cf σF

Para γ = 0,25, por equilíbrio:

sc σµ∆σ = sc σ4∆σ ×=

2,0%0 3,5%0 εcc,cf

σc,cf ck,cff

cd.cff0.85

ε0,cf

concreto não confinado

Concreto modificado pela ação doconfinamento (MC-90):

concreto não confinado

Equação geral:

69

concreto confinado pelos estribos

cfs,ckcfc, kσff +=

concreto não confinado

aumento na pressãoconfinante

concreto confinado

resposta do concretosob confinamento plenofc

fc,cf

fck

fc,cfck c

Quanto mais intenso– contínuo, pleno –for o confinamento,melhor a respostado concreto.

k depende do nível deconfinamento.

E E

fck

cfs,

ck

cfc,

ff σ

+= 51 se20

ck

cfs,

f<σ

ck2,51,125

ck

cfc,

f

σff cfs,

+= se20

ckfσ cfs, >

ϖαω= 0,5

cf

f

σ cfs,

2

0

2

0

2

1

b2

s1

b6

nb1

−

−=α

cd

dcf,

cfc,

cf

ω

f

fWW

ω x=

bc

b

Asw

ddc

swA

bbc

Asw

O código Modelo 90 do FIB propõe as seguintesexpressões:

;

70

Wc,cf é o volume de concreto confinado, por metro;

n é o número de barras longitudinais do pilar queefetivamente ajudem no confinamento;

dc e/ou bc definem a dimensão do núcleo, a partir doperímetro da seção medido pelo eixo dos estribos;

s é o espaçamento entre estribos, assumido como≤0,5,b0 ou 20 cm.

cd

yd

c

swω

f

fAω xsd

4=

cd

yd

c

sw

ω

f

fω x

sb

A

2

214

+

=

cd

yd

c

sw

f

fAx

sd

9=ω

ω

0.25b1

b1

s

0.25s

b0

b0

Relação entre as tensões de concreto confinado elivre, segundo o regulamento espanhol EHE – 98.

ωf

cfc,f1,6α,1+=

71

ω

ckf

0,4

0,3

0,2

0,1

0,40 0,1 0,2 0,3 0,50,25

α

sbct

α=0,4

cbα=1,6 ts

COEFICIENTE α

+= ××

's

yk's'

c

cfc,'c

RnF γγγγγ

fA

f0,85AN

equação de dimensionamento à compressão simples:

a a

a

72

−

+= ××

0's

yk's'

c

cfc,'c

RnFγ

b

e81

fA

f0,85AN

γγγγγ

flexo-compressão com pequena excentricidade (NB1-78)

b

trechos com garantia de confinamento