UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ AMANDA BRANDENBURG PIVATTO

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ AMANDA BRANDENBURG PIVATTO REFORÇO ESTRUTURAL À FLEXÃO PARA VIGA BIAPOIADA DE CONCRETO ARMADO POR CHAPAS METÁLICAS E COMPÓSITO REFORÇADO COM FIBRAS DE CARBONO CURITIBA 2014

2 AMANDA BRANDENBURG PIVATTO REFORÇO ESTRUTURAL À FLEXÃO PARA VIGA BIAPOIADA DE CONCRETO ARMADO POR CHAPAS METÁLICAS E COMPÓSITO REFORÇADO COM FIBRAS DE CARBONO Trabalho de graduação apresentado à disciplina Trabalho de Final de Curso II do curso de Engenharia Civil do Setor de Tecnologia da Universidade Federal do Paraná. Orientador: Prof. Marcos Arndt. CURITIBA 2014

3 TERMO DE APROVAÇÃO AMANDA BRANDENBURG PIVATTO REFORÇO ESTRUTURAL À FLEXÃO PARA VIGA BIAPOIADA DE CONCRETO ARMADO POR CHAPAS METÁLICAS E COMPÓSITO REFORÇADO COM FIBRAS DE CARBONO Monografia aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil, pelo Setor de Tecnologia da Universidade Federal do Paraná, pela seguinte banca examinadora: Prof. Dr. Marcos Arndt (Doutorado UFPR) Departamento de Construção Civil da UFPR Prof ª. Dr ª. Lia Yamamoto (Doutorado UTFPR) Departamento de Construção Civil da UFPR Prof. Dr. Roberto Dalledone Machado (Doutorado UFSC) Departamento de Construção Civil da UFPR Curitiba, 17 de novembro de 2014.

4 À Deus. Aos meus pais, Amadeo e Lisiane. Aos meus avós Edgar (in memorian) e Geni e à madrinha Aleida (in memorian). Aos amigos. Às alegrias que foram e que ainda virão.

5 AGRADECIMENTOS À Deus, por estar sempre presente em cada instante da minha vida e nunca desistir de mim, me mostrando que é necessário paciência e serenidade para superar todas as coisas e encontrar o melhor caminho. À Nossa Senhora do Perpétuo Socorro, por me acompanhar nos momentos mais difíceis, sempre me iluminando e me fazendo companhia. Aos meus pais amados, Amadeo e Lisiane, pelo amor, carinho, amizade e por todos os momentos felizes. Agradeço pelo incentivo, pelas conversas e pela confiança para comigo. Se eu pudesse escolher meus pais escolheria sempre vocês. Aos meus avós Edgar (in memorian) e Geni, pelo incentivo e amor desde sempre. E aos meus avós Hilda e Eugênio, pelo carinho. Aos padrinhos Osmar e Edson e às madrinhas Aleida (in memorian) e Joseane, por todas as orações, pelo carinho e amor. Ao Professor Dr. Marcos Arndt, por toda colaboração, compreensão, paciência e orientação disponibilizada para o desenvolvimento deste estudo. À Engenheira Débora Perelles, por todo o conhecimento repassado e ajuda disponibilizada para a realização deste trabalho. À Lucas, por todo o companheirismo, apoio e por poder contar sempre. Aos demais amigos, por cada momento compartilhado, por cada descoberta e conquista que fizemos juntos e pela alegria de ter conhecido vocês.

6 RESUMO A falta de manutenção, a mudança de carregamentos, as deficiências de projeto, de execução e até mesmo dos materiais constituintes de uma peça estrutural levam à necessidade de aplicação de um reforço estrutural. Para isto existem diversos métodos de reforço, com o intuito de reabilitar a peça em questão. Este trabalho tem como objetivo elaborar uma comparação entre os métodos de reforço estrutural por adição de chapas metálicas, colagem de compósitos reforçados com fibras de carbono e protensão externa, identificando as vantagens e desvantagens de cada um. Foi descrito também o dimensionamento para o uso da chapa metálica e das fibras de carbono para duas vigas biapoiadas de concreto armado. Com os resultados do dimensionamento, puderam ser feitas comparações entre a eficácia dos métodos de estudo, e que, muito mais do que a carga solicitada, a escolha de um determinado processo de reforço depende muito do local de aplicação, das condições da peça a se reforçar e do comportamento da estrutura global a que esta pertence. Palavras-chave: Viga de concreto armado. Reforço estrutural. Carga.

7 ABSTRACT The lack of maintenance, the change in loadings, project and execution failures, and even failures of constituent materials of a structural part lead to the necessity of applying a structural reinforcement. For this there are several methods of reinforcement in order to rehabilitate the piece in question. This paper aims to develop a comparison between structural reinforcement methods for adding metallic plates, collage of composites reinforced with carbon fibers and external prestressing, identifying the advantages and disadvantages of each one. It has also been described the sizing for the use of the metallic plate and carbon fibers for two reinforced bi-supported concrete beans. With the results of the sizing, it was possible to do comparisons between the effectiveness of the methods of study, and that, more than the requested load, the choice of a specific process of enhancing relies heavily on the application site, the conditions of the component to strengthen and the behaviour of global structure to which this belongs to. Key-words: Concrete structure. Reinforcement. Load.

8 LISTA DE ILUSTRAÇÕES FIGURA 1: ELEMENTO ESTRUTURAL SEM E COM ALÍVIO DE CARGAS FIGURA 2: DESPRENDIMENTO DA MANTA DE COMPÓSITO DE CARBONO EM UMA VIGA SUBMETIDA À FLEXÃO (FONTE: FERRARI et al, 2002) FIGURA 3: INCREMENTO DE ANCORAGEM ESTUDADO POR FERRARI ET AL (2002)... 9 FIGURA 4: ILUSTRAÇÃO DOS DIAGRAMAS DE TENSÃO X DEFORMAÇÃO DE UM COMPÓSITO REFOÇADO COM FIBRA DE CARBONO FIGURA 5: FIBRAS DESCONTÍNUAS FIGURA 6: EFEITO DE SEGUNDA ORDEM QUANDO OS CABOS NÃO ACOMPANHAM A DEFLEXÃO DA VIGA FIGURA 7: TRAÇADOS PARA CABOS DE PROTENSÃO FIGURA 8: EXEMPLO DE APLICAÇÃO: PONTE SOBRE CANAL SAINT-DENNIS NA FRANÇA, FIGURA 9: ETAPAS DO PROCESSO DE APLICAÇÃO DOS CRFC CURADOS IN SITU FIGURA 10: TENSÃO EM FUNÇÃO DA DEFORMAÇÃO DO AÇO, ADAPTADO DE BASTOS (2010) FIGURA 11: ESQUEMA DE CÁLCULO ADAPTADO DE MACHADO, FIGURA 12: PONTOS A SEREM FEITOS OS SOMATÓRIO DE MOMENTOS FLETORES FIGURA 13: TERMINAÇÕES PARA LÂMINAS DE CFC FIGURA 14: VIGA REFORÇADA COM CHAPAS METÁLICAS COM E SEM PARAFUSOS METÁLICOS FIGURA 15: SOLUÇÃO PARA GRANDE ÁREA DE ARMADURA DE REFORÇO E SOLUÇÃO PARA EVITAR FENDILHAÇÃO NOS CANTOS FIGURA 16: FORMAS DE ANCORAGEM DO REFORÇO POR CHAPAS METÁLICAS. FONTE: REIS, 1998, APUD CAMPAGNOLO, FIGURA 17: CARACTERÍSTICAS DA VIGA DE ESTUDO FIGURA 18: VIGA DE ESTUDO CONSIDERANDO MODO DE RUPTURA LIMITE DOS DOMÍNIOS 2 E FIGURA 19: FOLGA ENTRE REFORÇO E BASE DA VIGA. MEDIDAS EM CM

9 FIGURA 20: CÁLCULO DA CARGA MÁXIMA A SE DESCARREGAR NA VIGA DE KRAMER (2013), COM O USO DE REFORÇO COM CHAPA METÁLICA FIGURA 21: VIGA DE KRAMER (2013) COM DESCARREGAMENTO TOTAL E NO MODO DE RUPTURA DO DOMÍNIO FIGURA 22: VIGA DE KRAMER (2013) SEM DESCARREGAMENTO E NO MODO DE RUPTURA DO DOMÍNIO FIGURA 23: DETALHE LONGITUDINAL DA VIGA DE KRAMER (2013) COM REFORÇO POR CRFC, COM ALÍVIO DE CARGAS. MEDIDAS EM CM FIGURA 24: SEÇÃO AA' E BB' DA VIGA DE KRAMER (2013) REFORÇADA COM CRFC, COM DESCARREGAMENTO FIGURA 25: VIGA DE KRAMER (2013) COM REFORÇO POR CRFC, SEM O ALÍVIO DE CARGAS. MEDIDAS EM CM FIGURA 26: SEÇÃO CC' E DD DA VIGA DE KRAMER (2013) REFORÇADA COM CRFC, SEM DESCARREGAMENTO FIGURA 27: DETALHE LONGITUDINAL DA VIGA DE KRAMER (2013) COM REFORÇO POR ADIÇÃO DE CHAPAS METÁLICAS, SEM DESCARREGAMENTO. MEDIDAS EM CM FIGURA 28: SEÇÕES EE' E FF DA VIGA DE KRAMER (2013) COM REFORÇO COM CHAPAS METÁLICAS, SEM DESCARREGAMENTO FIGURA 29: VIGA DIMENSIONADA POR BASTOS (2010). MEDIDAS EM CM

10 LISTA DE TABELAS TABELA 1: PROPRIEDADES TÍPICAS DOS SISTEMAS CFC, ADAPTADO DE MACHADO, TABELA 2: AÇOS - VALORES DE CÁLCULO, ADAPTADO DA NBR 6118/ TABELA 3: FATOR DE REDUÇÃO DA TENSÃO DE RUPTURA DO MATERIAL FONTE: PERELLES, 2013, APUD ACI 440.2R, TABELA 4: CARACTERÍSITICAS FÍSICAS DA FIBRA DE CARBONO CF MBRACE FONTE: MACHADO (2006), REFERENCIANDO CATÁLOGO MBRACE.46 TABELA 5: ÁREA COM DESCARREGAMENTE DE 5,95% DA CARGA APLICADA TABELA 6: LARGURA EFETIVA E NÚMERO DE CAMADAS TABELA 7: RESULTADOS OBTIDOS NO ESTUDO REALIZADO POR KRAMER (2013) TABELA 8: DETERMINAÇÃO DA DEFORMAÇÃO INICIAL DO BORDO INFERIOR DA VIGA DE BASTOS (2010) COM DESCARREGAMENTO TABELA 9: DETERMINAÇÃO DA DEFORMAÇÃO INICIAL DO BORDO INFERIOR DA VIGA DE BASTOS (2010) SEM DESCARREGAMENTO TABELA 10: CÁLCULO DO MOMENTO RESISTENTE COM REFORÇO - SEÇÃO NORMALMENTE ARMADA - PARA A VIGA DE BASTOS (2010) TABELA 11: RESULTADOS ENCONTRADOS PARA X=22,13 CM TABELA 12: DEFORMAÇÃO DO REFORÇO E ÁREA DE REFORÇO - SITUAÇÃO DESCARREGADA TABELA 13: LARGURA EFETIVA DE REFORÇO TABELA 14: VERIFICAÇÃO DE DELAMINAÇÃO DA VIGA DE BASTOS (2010) COM DESCARREGAMENTO E COM CRFC TABELA 15: DESCARREGAMENTO PARCIAL DA VIGA DE BASTOS (2010), COM CRFC TABELA 16: ÁREA DE REFORÇO COM CRFC COM DESCARREGAMENTO PARCIAL TABELA 17: LARGURA EFETIVA E CAMADAS COM DESCARREGAMENTO PARCIAL TABELA 18: VERIFICAÇÃO DA DELAMINAÇÃO COM DESCARREGAMENTO PARCIAL COM REFORÇO COM CRFC... 86

11 TABELA 19: DEFORMAÇÃO DO REFORÇO E ÁREA DO REFORÇO PARA SITUAÇÃO DESCARREGADA - COM CHAPA METÁLICA TABELA 20: LARGURA EFETIVA, ESPESSURA E COMPRIMENTO DE ANCORAGEM DO REFORÇO COM CHAPA METÁLICA, COM DESCARREGAMENTO... 87

12 LISTA DE SÍMBOLOS coeficiente que correlaciona aproximadamente a resistência à tração na flexão com a resistência à tração direta distância do centro de gravidade da seção transversal à sua fibra mais tracionada ϛ fator de correção do diagrama parábola-retângulo Ψ fator de redução da resistência característica à compressão Φ coeficiente de redução pelo sistema de reforço ser novidade ϱ - coeficiente de minoração da resistência do concreto ε s Deformação da armadura inferior; ε Ru* Deformação de ruptura do reforço, dada pelo fabricante; ε Ru Deformação máxima do reforço, corrigida; ε R Deformação inicial do reforço; ε c Deformação máxima da região comprimida; ε bi Deformação inicial do bordo inferior da peça ε s Deformação da armadura superior; ε R Deformação efetiva do reforço; γ S fator de minoração da resistência do aço interno γ R fator de minoração da resistência do aço de reforço γ Pc - peso específico do concreto armado γ C fator de minoração da resistência do concreto x posição da linha neutra t distância entre o centro de gravidade da armadura inferior até a fibra mais inferior da viga s folga entre largura da viga e largura do reforço n - número de camadas do reforço M Sdi - momento resistente antes da aplicação do reforço M Rf momento resistente após a aplicação do reforço l t,max - o comprimento de aderência do reforço; l t,adotado - o comprimento adotado para a aderência do reforço; l i largura teórica do reforço

13 l e largura efetiva do reforço L vão da viga h- altura da viga g d carga distribuída referente ao peso próprio f yr - tensão de escoamento do reforço f yk - resistência característica ao escoamento do aço da armadura f yd - resistência de cálculo ao escoamento do aço da armadura F S Força resultante da seção tracionada da armadura inferior; f R - tensão admissível do reforço F R Força resultante da seção tracionada de reforço; f ct,m - resistência média à tração do concreto f ck - resistência característica do concreto f cd - resistência do cálculo do concreto F C Força resultante da seção comprimida de concreto; F S Força resultante da seção comprimida da armadura superior; f Ru - tensão máxima de resistência do reforço com fator de redução C E E S módulo de elasticidade do aço E r módulo de elasticidade do reforço E C módulo de elasticidade do concreto e espessura da camada de reforço d - distância entre a fibra mais comprimida de concreto e o centro de gravidade da armadura superior d distância entre a fibra mais comprimida de concreto e o centro de gravidade da armadura inferior C E Fator de redução, pelo tipo de adesivo e ambiente b w base da viga A S área de armadura de tração A R área de armadura do reforço A S - área de armadura de compressão valor adimensional que define a tensão de tração referente à armadura de tração

14 - valor adimensional que define a tensão de tração referente à armadura de compressão - resistência à tração direta do concreto momento de inércia da seção bruta de concreto

15 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO OBJETIVO Objetivo geral Objetivos específicos ESTRUTURA DO TRABALHO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA REFORÇO ESTRUTURAL TIPOLOGIA DE REFORÇOS ESTRUTURAIS Aumento da seção de concreto armado Reforço com perfis metálicos Reforço com polímeros reforçados por fibras (PRF) Características dos compósitos reforçados com fibras Fibras de Carbono Matriz Polimérica Aplicações dos sistemas compósitos Formas de utilização dos polímeros reforçados com fibra de carbono (PRFC) Reforço com chapa de aço colada Ligantes na interface substrato chapa metálica Reforço com protensão exterior Posicionamento e Traçado de Cabos de Protensão Perdas de protensão Aplicações do método de reforço com protensão externa PROCESSO DE EXECUÇÃO Processo de execução de reforço com chapas metálicas... 21

16 2.3.2 Processo de execução de reforço com polímeros reforçados com fibras de carbono Processo de execução de reforço com protensão externa MODELAGEM COMPUTACIONAL DO REFORÇO ESTRUTURAL DIMENSIONAMENTO À FLEXÃO Considerações do dimensionamento Modos de ruptura segundo a NBR 6118/ Esquema de cálculo Procedimento para dimensionamento Considerações adicionais para o dimensionamento de CRFC, segundo Machado (2002) Falha na colagem Tensões de recobrimento do concreto Cisalhamento da viga Irregularidades superficiais Comprimento de aderência Considerações adicionais para o dimensionamento de reforço com adição de chapas metálicas REFORÇO COM PROTENSÃO EXTERNA DIMENSIONAMENTO DE REFORÇO À FLEXÃO DA VIGA DE KRAMER (2013) VIGA DE KRAMER (2013) CÁLCULO DA DEFORMAÇÃO INICIAL NA BASE INFERIOR DA VIGA CÁLCULO DO MOMENTO RESISTENTE COM O REFORÇO REFORÇO COM CRFC MBRACE CF Reforço com CRFC com alívio de carga Considerações adicionais para o reforço com CRFC, com alívio de cargas... 56

17 3.4.2 Reforço com CRFC sem alívio de carga Cálculo da porcentagem mínima a se descarregar Cálculo da área de reforço com CRFC com o mínimo descarregamento calculado Considerações adicionais para o reforço com CRFC, com o alívio parcial de cargas REFORÇO COM CHAPA METÁLICA MR Reforço com chapa metálica com alívio de carga Reforço com chapa metálica sem alívio de carga Reforço com chapa metálica, considerando viga parcialmente descarregada Considerações adicionais para o uso do reforço com chapa com alívio parcial de cargas Reforço com chapa metálica com a viga no domínio DETALHAMENTO DA VIGA DE ESTUDO Desenho da viga reforçada com CRFC, com alívio de cargas Desenho da viga reforçada com CRFC, com alívio parcial de cargas Desenho da viga reforçada com chapa metálica, com alívio parcial de cargas DIMENSIONAMENTO DE KRAMER (2013) PARA O REFORÇO COM PROTENSÃO EXTERNA CONSIDERAÇÕES FINAIS DO ESTUDO DE CASO DA VIGA DE KRAMER (2013) DIMENSIONAMENTO DE REFORÇO À FLEXÃO DA VIGA DE BASTOS (2010) VIGA BIAPOIADA DE CONCRETO ARMADO DE BASTOS (2010) CÁLCULO DA DEFORMAÇÃO INICIAL NA BASE INFERIOR DA VIGA CÁLCULO DO MOMENTO RESISTENTE DO REFORÇO PARA A VIGA DE BASTOS (2010)... 79

18 4.4 REFORÇO COM COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRA DE CARBONO PARA VIGA DESCARREGADA Reforço com compósitos reforçados com fibra de carbono para viga não descarregada Reforço com compósitos reforçados com fibra de carbono para viga parcialmente descarregada ANÁLISE DOS RESULTADOS CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS POSTERIORES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APÊNDICE A APÊNDICE B

19 1 1. INTRODUÇÃO A falta de manutenção ao longo da vida útil e muitas vezes a insuficiência de controle de qualidade das edificações são situações indesejadas, mas que podem ocorrer nas construções. Soma-se a isto o fato de que erros humanos podem ocorrer em várias etapas do projeto e/ou construção como: falhas na interpretação da necessidade do cliente, falhas na leitura de projeto, interpretação incorreta de valores e resultados, problemas na execução com ausência ou ineficiência de monitoramento de profissionais adequados, entre outros. Além disso, mudanças na finalidade das edificações frente às necessidades do proprietário ou necessidades de ampliação muitas vezes acarretam em alterações nas cargas solicitantes da estrutura. Perante isto, a estrutura pode não estar devidamente preparada para receber os esforços solicitantes. Além disso, uma estrutura de concreto armado tem uma durabilidade limitada, com uma vida útil projetada, apresentando falhas com o passar do tempo. Deste modo, é importante salientar a necessidade, muitas vezes postergada, da manutenção dos elementos estruturais. Logo, quando alguma destas situações ocorre, é importante que sejam tomadas as providências necessárias de recuperação ou reforço estrutural a fim de que a funcionalidade e a segurança da edificação sejam garantidas, evitando também o surgimento de manifestações patológicas nestas estruturas. O reforço é uma forma de reabilitação estrutural e, para que seja feito da melhor maneira possível, é imprescindível que a peça esteja completamente recuperada e sã antes da sua aplicação, buscando seu máximo desempenho. Entre os principais métodos de reforço estrutural estão: (a) o encamisamento da peça, sendo um dos mais utilizados nas edificações em geral; (b) a colagem de chapas metálicas por meio de resina epóxi, amplamente utilizado a partir de 1980 e, se bem executado, com ótimo desempenho de acordo com Ripper e Souza (1998); (c) a utilização de compósitos reforçados com fibras de carbono (CRFC), o método mais moderno da literatura, sendo ainda muito estudado; (d) a protensão de cabos exteriores, apresentando bons resultados na inibição de deformações e redistribuição de cargas; e (e) a implantação de perfis metálicos, método utilizado principalmente em casos de emergência, sendo também muito tradicional segundo

20 2 Machado (2002). Destaca-se que cada caso de implantação de reforço deve ser analisado singularmente, pois muitas particularidades podem existir dependendo da situação. Este trabalho visa elaborar um estudo de dois diferentes métodos de reforço para viga de concreto armado biapoiada: a colagem com chapas metálicas e a implantação de compósitos reforçados com fibras de carbono. Estes reforços também serão comparados com o reforço por protensão externa com cordoalhas engraxadas, realizado por Kramer (2013). Estas três formas de reforço estrutural não necessitam de mudanças consideráveis na seção da peça e, dependendo da situação, podem ser aplicados sem interromper a utilização da edificação a ser reforçada. 1.1 OBJETIVO Objetivo geral O objetivo deste trabalho é estudar o dimensionamento à flexão de dois diferentes métodos de reforço estrutural (a colagem de chapas metálicas e a utilização de polímeros reforçados com fibras de carbono) para vigas biapoiadas de concreto armado. Estes métodos serão comparados com o método de reforço por protensão externa, analisando as vantagens e desvantagens entre eles, além da segurança Objetivos específicos São objetivos específicos deste trabalho: o Descrever os métodos de reforço por colagem de chapas metálicas e a utilização de polímeros reforçados com fibras de carbono e apresentar o processo de dimensionamento à flexão de vigas reforçadas por estes métodos; o Estudar a influência do descarregamento sobre o dimensionamento destes reforços em vigas biapoiadas de concreto armado;

21 3 o Comparar os reforços com chapas metálicas e com fibras de carbono obtidos para as vigas biapoiadas estudadas por Kramer (2013) e Bastos (2010); o Comparar os reforços com chapas metálicas e com fibras de carbono com o reforço por protensão externa dimensionado por Kramer (2013). 1.2 ESTRUTURA DO TRABALHO No capítulo 2, de revisão bibliográfica, são apresentados os conceitos, informações, características e estudos já realizados sobre o assunto em questão, que serão a base para as demais etapas deste trabalho. Nos dois capítulos seguintes (capítulos 3 e 4) são expostas as situações de estudo - viga de Kramer (2013) e de Bastos (2010) - juntamente com o dimensionamento à flexão de reforço por compósitos reforçados com fibra de carbono e por adição de chapas metálicas. Também são apresentados os desenhos para a etapa de execução dos processos referidos de reforço estrutural da viga de Kramer (2013). Além disso, são ilustrados os resultados encontrados por Kramer (2013) em seu estudo utilizando o método de protensão externa. Em seguida, no capítulo 5, os resultados são discutidos e analisados, ilustrando as diferenças nos resultados encontrados a partir das considerações feitas e das características das vigas de estudo. Estes resultados também são comparados com aqueles encontrados por Kramer (2013) para a protensão externa. No capítulo 6, a partir do que foi lido, estudado e por meio do dimensionamento calculado, são apresentadas as conclusões a respeito dos métodos de reforço estrutural e sua pertinência dependendo do local e situação em que se encontra a peça estrutural. Também neste capítulo são sugeridos estudos para realização posterior, para melhor entendimento e aprofundamento do assunto. Posteriormente estão as referências bibliográficas consultadas para a realização deste estudo e, por fim, os anexos. Nos anexos são expostas as planilhas eletrônicas utilizadas para o dimensionamento dos reforços com compósitos reforçados com fibra de carbono e por adição de chapas metálicas para a viga de Kramer (2013).

22 4 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 REFORÇO ESTRUTURAL Segundo Reis (2001) existe uma diferença entre reparo, recuperação e reabilitação. O primeiro é a correção localizada de um problema patológico, a segunda é a correção deste problema com caráter de readequação da utilização de toda a estrutura e a última envolve reparos simples e também o reforço. De acordo com Ferrari et al (2002), o reforço pode ser definido como o aumento da capacidade suportada por uma peça estrutural, tanto para lajes, quanto vigas, pilares ou qualquer outro elemento estrutural. A aplicação de reforço estrutural vem cada vez mais sendo utilizada na construção civil. Existem vários motivos para esta ocorrência, dentre eles (MACHADO, 2002): o Falta de manutenção da edificação, ou mesmo a utilização incorreta e envelhecimento; o Projeto inadequado ou método construtivo incorreto; o Erro humano em uma ou mais fases do projeto e/ou construção; o Aumento das exigências de segurança; o Agressividade do meio onde está a edificação, o que pode comprometer o correto desempenho dos materiais utilizados com o passar do tempo; o Ocorrência de acidentes de causa humana (explosões, choques, incêndios, entre outros) ou naturais; o Aumento das cargas destinadas à estrutura, tanto por sobrecarga quanto por mudança da utilização da construção. Segundo Machado (2002), dentre esses motivos, este último está ocorrendo mais frequentemente até mesmo antes de a construção do edifício estar finalizada, por mudança de interesse do idealizador da obra. A maioria destas causas passa a gerar manifestações patológicas na edificação. Machado (2002) afirma que as deficiências de execução e de projeto somam mais de 50 % das principais origens dos problemas patológicos em uma estrutura. Deste modo, as manifestações patológicas e a estrutura original devem ser bem estudadas para a aplicação da melhor forma de reforço.

23 5 Lima (2009) destaca que a forma utilizada para reforço estrutural deve ser facilmente distinguível da estrutura original. Isso porque facilita o processo de manutenção e inspeção, evitando a adulteração de materiais antigos e impedindo a reversibilidade do processo. Entretanto, segundo Reis (2001) em qualquer método de reforço externo é importante que o comportamento do sistema seja como uma nova e única peça. Se tratando do dimensionamento do reforço de uma estrutura, ele se diferencia do cálculo de uma estrutura nova, pois há a necessidade de análise do comportamento da estrutura antiga ao longo do tempo, estudo de sua deformação e chance de colapso. Soma-se a isto, o fato de não existir nenhum software capaz de calcular um reforço estrutural, diferentemente do cálculo de estruturas novas (NAKAMURA, 2009). De acordo com Machado (2002), no caso de reabilitação estrutural deve-se, sobretudo, definir as condições de utilização e destinação da edificação, bem como se deve definir os carregamentos limites. Isto evitará que ocorra uma solicitação indevida e que se excedam as tensões e as deformações admissíveis. É importante destacar também o procedimento de descarregamento (alívio) do elemento estrutural antes de ser reforçado. Segundo Reis (1998), a estrutura pode ser escorada ou até mesmo erguida por meio de macacos hidráulicos com o objetivo de reduzir as flechas existentes e neutralizar parte das solicitações, conforme a FIGURA 1. Segundo a autora, este processo garante que o reforço contribua efetivamente na resistência e controle de deformações causadas pelas ações permanentes.

24 6 FIGURA 1: ELEMENTO ESTRUTURAL SEM E COM ALÍVIO DE CARGAS. (FONTE: REIS, 1998). Para o processo de reforço estrutural, o planejamento é fundamental. Logo, é importante atribuir à inspeção, o estabelecimento de recursos a serem utilizados, a determinação de retirada de amostras ou a execução de ensaios na peça e a necessidade de intervenção emergencial (NAKAMURA, 2009). 2.2 TIPOLOGIA DE REFORÇOS ESTRUTURAIS Se uma estrutura não conseguir mais resistir aos esforços direcionados a ela sem o aparecimento de manifestações patológicas ou se houver a incapacidade de adequação desta estrutura a novas cargas, ocorre a necessidade de reabilitação dessa peça estrutural. Segundo Almeida (2001), Reis (2001), Romero (2007) e, Ripper e Souza (1998), o reforço estrutural pode ser feito pela associação de materiais metálicos como barras de aço adicionais ou chapas metálicas, pela implementação de concreto, pela utilização de fibras e também por meio da aplicação de forças que se contraponham às tensões adicionais através do uso da protensão. Na sequência, apresenta-se uma breve descrição de alguns métodos de reforço estrutural, com maior ênfase nos processos estudados neste trabalho, ou

25 7 seja, colagem de chapas metálicas, compósitos de fibra de carbono e protensão externa, sendo que este último será utilizado como método para comparação Aumento da seção de concreto armado O aumento da seção de concreto armado é a técnica mais utilizada e mais antiga, onde há a implementação de uma nova camada de concreto, aumentando a seção da peça (RIPPER; SOUZA, 1998). Conforme Reis (2001), o reforço com concreto armado possui facilidade de execução e economia, mas interfere na forma arquitetônica da edificação, bem como na utilização da mesma durante e depois do processo de reforço. Além disso, este método pode ocasionar um acréscimo de cargas à fundação, já que o peso da estrutura nova (reforço mais a original) passa a ser consideravelmente maior devido ao peso específico do material de reforço. Entretanto, Romero (2007) afirma que uma camada de concreto adicional colocada em cima da laje original pode aumentar a capacidade estrutural das vigas que a suportam devido ao aumento da altura efetiva da armadura na região de momento positivo. Segundo ele, isso também pode ser obtido para o momento negativo caso exista o acréscimo de armadura negativa na região. Mas entre as principais desvantagens deste método estão o aumento das dimensões da peça e de seu peso próprio, além das dificuldades causadas pela retração, falhas na aderência e possíveis fissurações entre concreto antigo e novo (CARNEIRO, 1998). Ademais, para que manifestações patológicas sejam evitadas o CEB (1983) aconselha que sejam tomadas uma série de cuidados na execução do encamisamento da peça Reforço com perfis metálicos Segundo Reis (2001), este método é uma das soluções mais tradicionais, sendo comumente utilizada em situações de emergência. O autor destaca que é importante dar relevância à ligação estrutura-reforço, averiguando se as partes estão devidamente interligadas e, para isso, a superfície da peça deve estar corretamente

26 8 preparada antes da implantação dos perfis, o que pode ser alcançado por processos de reparo. Moraes (2009) coloca algumas vantagens da utilização deste método como reforço, como o elevado desempenho mecânico e a flexibilidade do sistema construtivo. Além disso, o autor destaca que esta solução é consideravelmente leve e de fácil aplicação junto à peça, sendo aplicada mediante a inserção de parafusos expansivos e resinas injetáveis Reforço com polímeros reforçados por fibras (PRF) O reforço com polímeros reforçados por fibras (PRF) é utilizado tanto em estruturas novas quanto em antigas e, de acordo com Reis (2001) pode melhorar as condições de ductilidade, resistência, flexão e cisalhamento. Quando utilizado como reforço de estruturas antigas é de rápida execução sem até mesmo interromper o uso da edificação. Outros autores destacam outras vantagens da técnica. Entre elas estão a neutralidade eletromagnética e a da facilidade de aplicação (SOUTO FILHO, 2002). Soma-se a isto a resistência à corrosão (diferentemente da colagem de chapas metálicas), a baixa expansão térmica, a facilidade de transporte e a resistência à fadiga (PERELLES, 2013). Romero (2007) acrescenta algumas desvantagens, como a dificuldade de visualização de fissuras pelo tecido, custo elevado, coeficiente de dilatação diferente do concreto e possibilidade de destacamento prematuro nas bordas devido às tensões. Ferrari et al (2002) relatam que o rompimento por descolamento ocorre sem aviso prévio e faz com que não se utilize completamente as propriedades mecânicas do reforço, como pode ser visto na FIGURA 2.

27 9 FIGURA 2: DESPRENDIMENTO DA MANTA DE COMPÓSITO DE CARBONO EM UMA VIGA SUBMETIDA À FLEXÃO (FONTE: FERRARI et al, 2002). Para evitar este desprendimento, Ferrari et al (2002) sugerem a implantação de mecanismos de incremento de ancoragem, que fazem com que toda a capacidade mecânica do reforço seja alcançada. O mecanismo utilizado pelos autores em seu estudo é a aplicação de uma manta de fibra de carbono colada transversalmente àquela de reforço, com comprimento igual ou maior à largura da viga, conforme mostra a FIGURA 3. Segundo os autores, esta ancoragem pode aumentar a resistência à flexão em média 97% e pode distanciar as cargas de plastificação e ruína do aço interior, se comparada a mesma peça sem reforço. FIGURA 3: INCREMENTO DE ANCORAGEM ESTUDADO POR FERRARI ET AL (2002) (FONTE: FERRARI et al, 2002). Em se tratando dos custos elevados, Ferrari e Padaratz (2004) destacam que os custos com a mão de obra e com equipamentos para a execução da técnica não são exagerados. Segundo eles, o uso deste método acarreta na diminuição de gastos com paralização do uso da edificação para a realização do processo

28 10 construtivo do reforço e na diminuição de número de trabalhadores se comparado a outros métodos de reforço Características dos compósitos reforçados com fibras Beim (2008) define os compósitos como a união macroscópica de dois elementos principais e diferentes entre si, constituídos por uma matriz polimérica e um material de reforço que é formado principalmente por fibras. Perelles (2013) afirma que a matriz tem a finalidade de conectar as fibras, para que haja a transferência de tensões entre o concreto e o compósito, e também de protegê-las de agentes agressivos ou algum outro dano. Deste modo, a matriz polimérica mantém as fibras coesas e ativas no sistema. Com relação às fibras, são elas que geram o reforço, aumentando a resistência, elasticidade e rigidez (PERELLES, 2013). De acordo com Machado (2002), as fibras posicionadas unidirecionalmente dentro da matriz polimérica absorvem a esforços de tração solicitados pela estrutura. Machado (2002) também destaca que o alongamento de ruptura da matriz deve ser maior que o da fibra, fazendo com que a primeira continue suportando a carga solicitada depois de a fibra ter atingido sua tensão limite. Para isso, os sistemas compostos com fibras de carbono devem ter a fibra com ruptura frágil e a matriz com ruptura dúctil, conforme a relação à esquerda da FIGURA 4. Desta maneira, desconsidera-se a possibilidade de colapso por ruptura frágil da matriz, conforme o lado direito da FIGURA 4.

29 11 FIGURA 4: ILUSTRAÇÃO DOS DIAGRAMAS DE TENSÃO X DEFORMAÇÃO DE UM COMPÓSITO REFOÇADO COM FIBRA DE CARBONO. (FONTE: MACHADO, 2002). Entretanto, Perelles (2013) por sua vez afirma que, em se tratando do compósito em si (união da fibra e matriz), ele possui ruptura frágil mantendo comportamento elástico até a ruptura, sendo uma das desvantagens deste material. Além disso, Wu (1990) afirma que, para esforços de compressão, o material não possui resultados tão satisfatórios, com uma tensão de ruptura da ordem de 78% da tensão de ruptura à tração. Quanto à resistência ao fogo, esta depende do tipo de matriz envolvente. O material utilizado para formação do composto, em geral, passa a um estado vitrificado quando em alta temperatura (temperatura de transição vítrea), em torno de 90 o C, onde a matriz passa a perder a adesão das fibras ao composto, comprometendo a capacidade estrutural do material. Deste modo, é importante ressaltar a necessidade de um projeto adequado de prevenção contra incêndios quando há a utilização desta solução de reforço (MACHADO, 2011) Fibras de Carbono As fibras de alto desempenho mais utilizadas para reforço de polímeros para uso em reforço estrutural são as de vidro, aramida e carbono. Entretanto, as fibras de boro, poliéster, polietileno, poliamida e basálticas já estão sendo, em alguns casos, utilizadas (GARCEZ, 2007). No entanto, por ser uma das fibras mais utilizadas, apenas a fibra de carbono será estudada neste trabalho.

30 12 Segundo Machado (2011), as fibras de carbono resultam da queima em temperatura entre 1000 C e 1500 C de fibras orgânicas (poliacrilonitril PAN), de fibras de rayon ou com base no alcatrão derivado do petróleo ou do carvão. Posteriormente a esta carbonização, o autor afirma que os átomos de carbono se apresentam totalmente alinhados ao longo da fibra precursora, conferindo extraordinária resistência mecânica ao produto final. A fibra de carbono se destaca pelo seu alto módulo de elasticidade e baixo fator de relaxação (SOUTO FILHO, 2002). É a mais apropriada para reforço de vigas de concreto armado pelo seu alto desempenho mecânico, pela sua resistência à corrosão, alta resistência à tração (com sistema compósito de fibras de carbono (CFC) alcançando até 3800 MPa (MACHADO, 2002)), pela sua rigidez e por ser um material de baixo peso específico (1,8 kn/m³) o que não leva a um aumento considerável do peso da estrutura a se reforçar (FERRARI et al, 2002). Garcez (2007) também relata muitas vantagens do uso da fibra de carbono em compósitos, dentre elas: resistência à tração até dez vezes maior que a do aço e cinco vezes mais leve; maior módulo de elasticidade específico se comparada a outras fibras, como a aramida e a de vidro; elevada resistência à fadiga; e imunidade à corrosão. A forma como a fibra de carbono é obtida, anteriormente citada, é um dos motivos que torna seu preço menos atrativo. Pelo seu alto custo, quando os requisitos de desempenho não são tão exigentes, a competitividade de outras fibras em relação à de carbono aumenta (GARCEZ, 2007). Quanto às suas propriedades físicas, Perelles (2013) destaca que dependendo do tipo de tratamento que é aplicado à fibra, sua resistência mecânica pode superar a resistência do aço. Afirma também que as fibras possuem excelente características de amortecimento às vibrações. Além disso, apresentam estabilidade dimensional ao possuírem elevada rigidez, tornando as deformações menores - o que confirma a colocação de Garcez (2007) - e preservando as dimensões das peças. Em relação ao seu comportamento térmico, as fibras possuem coeficiente de dilatação térmica longitudinal de valor negativo (cerca de / o C). Isto significa que, com o aumento de temperatura a fibra retrai e com diminuição da temperatura, ela expande. Esta característica pode ser prejudicial já que o concreto tem coeficiente

31 13 da mesma ordem, mas positivo, deformando de maneira oposta à fibra com a variação de temperatura (MACHADO, 2011). Outra característica importante é o posicionamento das fibras no compósito. A orientação das fibras interfere amplamente em seus elevados módulos de elasticidade e resistência (BEBER, 2003), conforme a TABELA 1. Isto significa que o posicionamento das fibras, além da matriz e da interface matriz-reforço, pode acarretar em uma maior resistência e rigidez (PERELLES, 2013). Orientação do sistema Carbono/ Epóxi (graus) Representação da orientação Módulo de tração (Gpa) Tensão Máxima de Tração (MPa) Deformação de ruptura (%) Coeficiente de expansão térmica (-10-6/oC) 0 Fibra unidirecional ,0-1,5 0 0/90 Fibra igualmente orientada segundo direções ortogonais, onde 0 (ou 45) é a direção do ,0-1,5 1,7 45/-45 carregamento e 90 (ou -45) é a normal à direção do carregamento ,5-2,5 5,5-8,3 TABELA 1: PROPRIEDADES TÍPICAS DOS SISTEMAS CFC, ADAPTADO DE MACHADO, Conforme o seu posicionamento, as fibras podem ser descontínuas (aleatórias ou unidirecionais) ou contínuas. As descontínuas são usuais em situações de baixa solicitação mecânica. Já a disposição contínua apresenta fibras longas e contínuas, utilizadas quando se necessita de alta rigidez e resistência (BEIM, 2008, apud ALMEIDA, 2005). A FIGURA 5, abaixo, ilustra as fibras descontínuas. FIGURA 5: FIBRAS DESCONTÍNUAS (FONTE: BEIM, 2008).

32 14 Fatores como a uniformidade ou homogeneidade do compósito estão relacionados diretamente a distribuição da fibra. Se a distribuição for mais uniforme, mais homogêneo torna-se o reforço e menores as chances de falhas nas áreas mais frágeis (BEIM, 2008). Além disso, o comprimento das fibras também pode alterar no resultado de resistência. Segundo Beber et al (2001), fibras mais longas geram menor retração e maior resistência mecânica, pela maior facilidade de orientação dentro do compósito, entretanto são mais caras que as curtas Matriz Polimérica A matriz polimérica é aplicada em compósitos de fibra de aramida, vidro e carbono em temperaturas relativamente baixas. Possui vantagens como facilidade de processamento, flexibilidade na orientação das fibras e custo relativamente baixo de produção (BEIM, 2008). Ela tem a função de integrar as fibras, transmitindo os esforços de umas para as outras, além de protegê-las contra agentes agressivos (REIS, 2001). Além disso, Garcez (2007) destaca que é importante que a matriz e as fibras sejam compatíveis química e termicamente. Classifica-se a matriz em termoplástica e termorrígida, sendo a primeira caracterizada pela tenacidade e ductilidade, e a segunda pela resistência, rigidez e fragilidade. (BEIM, 2008, citando ALMEIDA, 2005). Segundo Garcez (2007), o rompimento das moléculas de um polímero termorrígido só ocorre com a aplicação de considerada quantidade de energia, que pode inclusive deteriorar o polímero em questão. Já os polímeros termoplásticos, de acordo com o autor, são extremamente maleáveis, podendo ser moldados depois da fabricação, por meio do acréscimo de temperatura. Entretanto, os termoplásticos possuem alta viscosidade, o que pode provocar dificuldade de aplicação da matriz e formação de bolhas em seu interior, além do desalinhamento das fibras. Perelles (2013) afirma que as matrizes poliméricas mais utilizadas são as termorrígidas, principalmente as epoxídicas. Isto porque são fáceis de manusear e podem ser aplicadas em diferentes tipos de ambientes. Possuem boa aderência ao

33 15 concreto, utilidade para diversos climas, capacidade de preenchimento de vazios e ligação adequada entre a resina e a fibra (DE LUCA, 2006). Além disso, conforme Beber (2003), elas se destacam por apresentar boa estabilidade térmica, boa resistência química e baixa relaxação. Dentre as termorrígidas estão as resinas a base de poliéster, epóxi e éster vinílicas (GARCEZ, 2007). A partir disso, neste trabalho será utilizada a matriz termorrígida epoxídica, pelo fato de que, conforme mencionado acima, é uma das mais utilizadas Aplicações dos sistemas compósitos Segundo Machado (2002), é possível utilizar o sistema compósito de fibras de carbono (CFC) para diferentes tipos de estruturas. Dentre elas, estão: Reforço de vigas à flexão e ao cisalhamento; Reforço de lajes à flexão; Reforço de pilares e colunas, aumentando a resistência à flexão e à compressão por confinamento da seção; Reforço de pilares e colunas pelo aumento da ductibilidade para resistir a efeitos sísmicos, por meio do confinamento, como forma preventiva; Reforço de tanques, silos e reservatórios; Reforço de muros de arrimo, vigas-parede e alvenarias; Reforço de túneis e tubulações; Reforço para aplicação de novos carregamentos Formas de utilização dos polímeros reforçados com fibra de carbono (PRFC) Dentre as formas de utilização de PRFC estão: os fios (comercializados em rolos) que podem ser aplicados em cabos de protensão externa ou até mesmo fazendo o papel de armaduras; os laminados, utilizados como reforço e aplicados na estrutura original por meio de adesivos e mais pertinentes em superfícies planas; as grelhas e perfis; e os tecidos (tecelagem de fios) e mantas (aglomerados de fibras), elementos de reforço formados in situ (GARCEZ, 2007).

34 16 Os reforços com lâminas (laminados) são caracterizados pela facilidade de execução, pois apenas é preciso que se cole o material sobre a superfície a ser reforçada utilizando um adesivo epoxídico, além de ser feita uma limpeza prévia (PERELLES, 2013). Já aqueles reforços executados in situ devem, além de uma limpeza prévia, receber também uma camada de primer acompanhada de uma camada de regularização. Logo após, é aplicada a resina epoxídica com a intenção de aderência entre as camadas, seguindo com uma camada do tecido de fibras, mais uma camada regularizadora e, por fim, um acabamento estético (PERELLES, 2013) Reforço com chapa de aço colada Nesta técnica, as chapas de aço são coladas na superfície de concreto por meio de resina epóxi. É uma solução de baixo custo e com pouca interferência na arquitetura, pois a seção reforçada possui apenas pequenas alterações geométricas, sendo, portanto, de grande aceitação (REIS, 2001; SOUTO FILHO, 2002). Romero (2007) ainda ressalta a simplicidade de execução e a facilidade de adquirir os materiais a serem utilizados. Entretanto, Romero (2007) destaca que as chapas acabam impossibilitando a visualização de fissuras na peça original e a corrosão na parte interna das chapas. Além disso, há a necessidade de um sistema de prevenção de incêndio (pela alta sensibilidade das resinas epóxi a elevadas temperaturas) e a possibilidade de descolamento e deslocamento das chapas metálicas devido à concentração de tensões. Esse aspecto é confirmado por Souto Filho (2002). Souto Filho (2002) afirma que tanto o reforço feito com perfis metálicos (citado anteriormente) como a técnica de chapa de aço colada são uma boa solução quando é o aço das armaduras existentes na peça que está deficiente e a qualidade do concreto e suas dimensões continuam apropriadas. O que é confirmado por Appleton e Gomes (1997) e por Sousa (2008), que também afirmam que a ligação estrutura antiga/nova deste tipo de reforço pode ser feita por meio de resina epóxi e também por parafusos metálicos.

35 17 Reis (2001) destaca que o adesivo epóxi é de extrema importância para o processo, garantindo a transferência de tensões e fazendo com que a peça antiga e o reforço atuem como uma única peça Ligantes na interface substrato chapa metálica A resina epoxídica, é sensível à variação de temperatura, resistente à corrosão (por ser insensível à umidade), é aderente a diferentes tipos de substrato, tem cura rápida, elevada resistência mecânica, além de ser muito resistente à retração durante seu endurecimento. Isso faz com que este tipo de adesivo seja utilizado no lugar de algum outro (RIPPER; SOUZA, 1998). Segundo os autores, é preferível a aplicação da resina em uma temperatura entre 10 C a 30 C, porque caso contrário, a temperatura intervém no processo de polimerização do material. Os autores também sugerem a utilização de resinas epoxídicas flexíveis no lugar das rígidas, de modo a facilitar a movimentação frente a deformações, evitando fissuras e a entrada de água. A utilização de parafusos na ligação entre o reforço e o substrato é também muito comum. Os parafusos diminuem as chances de a chapa metálica descolar e são insensíveis à variação de temperatura, ao contrário do que já foi citado sobre as resinas epoxídicas. Entretanto, quando são utilizados, os parafusos geram um maior tempo de aplicação do reforço, uma vez que só podem ser aplicados juntamente com a resina (RIPPER; SOUZA, 1998) Reforço com protensão exterior Conforme Reis (2001) e Romero (2007), a protensão exterior atua em elementos deformados, com cargas de serviço, diferentemente do uso de perfis metálicos e encamisamento, em que há a necessidade de descarregar a peça a ser reforçada para que possa ser feito o processo de reforço. Tem facilidade de manutenção e de controle de perda de protensão, baixo peso próprio e elevada resistência à tração. Entretanto, deve-se averiguar o correto posicionamento e funcionamento das ancoragens, além do alto custo.

36 18 Segundo Romero (2007) o método de reforço utilizando a protensão começou a ser usado em torno de 1950, mas só nas últimas décadas é que se tornou de utilização mais frequente, devido às formas encontradas para evitar a corrosão dos cabos além do surgimento dos cabos de fibras de plástico, que não sofrem corrosão. Almeida (2001) afirma que as vigas protendidas com cabos externos podem ser consideradas como aquelas com cabos internos não aderentes, sendo a diferença entre elas que os cabos externos não acompanham a deflexão da viga em todas as seções, devendo este fato ser considerado um efeito de segunda ordem, como ilustrado na FIGURA 6, o que pode ser minorado por meio do uso de desviadores. FIGURA 6: EFEITO DE SEGUNDA ORDEM QUANDO OS CABOS NÃO ACOMPANHAM A DEFLEXÃO DA VIGA. (FONTE: ROMERO, 2007). Almeida (2001) diz que não é necessário que a viga se deforme para que o reforço comece a atuar sobre ela, pois este método de reabilitação é ativo, trabalhando continuamente na peça estrutural. Outra vantagem é que o sistema de reforço por meio de protensão externa pode ser utilizado em diferentes tipos de peças estruturais e de diferentes materiais (madeira, aço ou concreto), sendo uma solução viável para diversos casos, sem mesmo interromper a utilização do local durante a execução. Conforme Almeida (2001), além deste método de reforço melhorar o comportamento da peça frente às cargas solicitantes de serviço, torna a peça capaz de suportar cargas maiores do que as previstas além de contribuir na resistência

37 19 também ao cisalhamento. Para mais, garante também uma maior resistência à fadiga. Romero (2007) observou em seu estudo que o reforço estrutural por meio de protensão externa auxilia na recuperação de deformações verticais, de fissuras de flexão e também no alívio de tensões nas armaduras interiores. Para a segurança do método, Ripper e Souza (1998) destacam a importância da garantia da eficiência da ancoragem neste sistema, tal que uma vez que esta falhar, o método perde a eficácia Posicionamento e Traçado de Cabos de Protensão O posicionamento dos cabos pode ser reto (com ou sem desviadores) ou poligonal. Os desviadores são dispositivos que forçam o traçado dos cabos a se posicionarem em determinados pontos, para auxiliar na formação de um diagrama de esforços contrário ao solicitante ou para permitir que o cabo acompanhe a deformação da peça (KRAMER, 2013). Almeida (2001) relata que, no caso da existência de fissuras na peça, é adequada a utilização de cabos retos. Já para reduzir deformações, tanto os poligonais quanto os cabos retos podem ser utilizados, dependendo do caso. Ambos podem ser aplicados também como substitutos das armaduras interiores de uma viga. Estes tipos de traçados são ilustrados na FIGURA 7 abaixo.

38 20 FIGURA 7: TRAÇADOS PARA CABOS DE PROTENSÃO. (FONTE: ALMEIDA, 2001) Perdas de protensão É de grande importância o conhecimento das perdas de protensão em uma peça, a fim de que se possa conhecer a força de protensão total a ser aplicada, já que se deve somar as perdas à força que efetivamente atuará na estrutura (KRAMER, 2013). Kramer (2013, apud TEJEDOR, 2013), afirma que a ocorrência de perdas de protensão em cordoalhas engraxadas é menor do que em cordoalhas aderentes. Logo, no caso de reforço com protensão externa, isto se torna uma vantagem. Para Kramer (2013, apud FERREIRA, 2007) as perdas de protensão a serem consideradas no caso de protensão externa de vigas metálicas (o que se assemelha ao caso de reforço exterior) são as imediatas. Elas podem ser ocasionadas por perdas no macaco hidráulico no momento da aplicação da protensão; por atrito, pela imposição de forças contrárias à força de protensão; por protensão sucessiva; e por