REFORÇO DE ESTRUTURAS COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS (FRP)

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1 REFORÇO DE ESTRUTURAS COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS (FRP)

2 GENERALIDADES A aplicação principal deste sistema de reforço está nos elementos que necessitam de acréscimo aos esforços de tração. Apresentam grande vantagem sobre os reforços com chapas de aço em relação ao peso dos elementos de reforço e velocidade de aplicação. Podem ser utilizados também para reforço ao cisalhamento e compressão.

3 GENERALIDADES São utilizadas para aumento da capacidade resistente do elemento e também para melhorar sua ductilidade. Para utilização como elemento de reforço estrutural é costume trabalhar-se mais frequentemente com compósitos de fibra de carbono de elevada resistência à tração e com módulo de elasticidade semelhante ao do aço de construção.

4 TIPOS DE REFORÇO Reforço para flexão Este tipo de reforço leva ao aumento da carga máxima e à redução da deformação por ruptura. Um elemento de reforço em material composto, aplicado à superfície inferior de uma viga, contribui, junto com as armaduras, para a resistência aos esforços de tração.

5 TIPOS DE REFORÇO

6 TIPOS DE REFORÇO Reforço para corte Para aumentar a eficácia do sistema de reforço flexional e evitar o colapso por cisalhamento, pode-se recorrer à aplicação de uma amarração nas zonas terminais do reforço flexional, que aumenta a resistência ao cisalhamento e evita o descolamento do reforço. Geralmente é feito um reforço em U nos lados acessíveis da peça.

7 TIPOS DE REFORÇO

8 TIPOS DE REFORÇO Reforço para compressão Para aumentar a capacidade da peça faz-se um cintamento do elemento, dispondo as fibras perpendicularmente ao eixo da carga, de modo a bloquear a dilatação transversal. O comportamento do elemento comprimido é determinado pelas características mecânicas das fibras utilizadas, pelo número de camadas e pela superposição da amarração do confinamento.

9 TIPOS DE REFORÇO

10 MATERIAIS PARA REFORÇO FIBRAS As fibras utilizadas nos compostos são principalmente fibras de carbono, fibras de vidro e fibras aramídicas (Kevlar). CFRP (com fibras de carbono), GFRP (com fibras de vidro) e AFRP (com fibras aramídicas). Tanto para fibras de carbono como as aramídicas existem diversas classes de produto que privilegiam o módulo de elasticidade (HM) ou a resistência a tração (HT).

11 MATERIAIS PARA REFORÇO Fibras de vidro Aplicações: Reforço estrutural de placas cimentícias; Reforço estrutural de gesso acartonado; Reforço estrutural para pisos de concreto; Reforço estrutural para reboco; Reforço estrutural para piso elevado.

12 MATERIAIS PARA REFORÇO Fibras de carbono Fibras aramídicas

13 UTILIZAÇÃO DE FOLHAS FLEXÍVEIS DE CARBONO PRÉ-IMPREGNADAS

14 CARACTERIZAÇÃO DO PRODUTO As fibras de carbono resultam do processo de carbonização de fibras de polímeros orgânicos, sendo suas características mecânicas diretamente dependentes da estrutura molecular obtida.

15 CARACTERIZAÇÃO DO PRODUTO Para a utilização como elemento de reforço estrutural é costume trabalhar-se mais freqüentemente com compósitos de fibras de carbono de elevada resistência à tração e com módulo de elasticidade semelhante ao do aço de construção.

16 CARACTERIZAÇÃO DO PRODUTO A forma comercial mais empregada para aumento da ductilidade e/ou da resistência das estruturas de concreto armado são as folhas flexíveis préimpregnadas. O elemento compósito é formado quando da adição da resina de colagem, criando uma matriz altamente resistente.

17 CARACTERIZAÇÃO DO PRODUTO Aspecto das folhas flexíveis pré-impregnadas de fibras de carbono em pormenor- (à esquerda) e em rolo contínuo (à direita)

18 CARACTERIZAÇÃO DO PRODUTO A resina a utilizar na colagem deverá ter resistência e dureza adequadas para a transferência do esforço de corte entre a folha e o concreto. Deve ser também suficientemente elástica para prevenir a ruptura frágil nesta interface. É fundamental que a quantidade de resina seja a estritamente necessária à colagem, para que não haja alteração das características do compósito (quanto mais resina, maior o peso e menor a resistência).

19 CARACTERIZAÇÃO DO PRODUTO A adesão à superfície existente, previamente impregnada com um primário (resina epoxídica muito fluida) é feita por aplicação direta da folha flexível de fibras de carbono, A colagem é garantida pela formação do elemento compósito quando da aplicação de uma fina camada de resina epoxídica, O compósito permite a fácil moldagem do conjunto às diversas formas geométricas da superfície receptora, sem que haja perda de linearidade (entrelaçamento) entre as fibras.

20 CARACTERIZAÇÃO DO PRODUTO Os compósitos de fibras de carbono em matrizes de resina epoxídica apresentam, em comparação com o aço de construção, para uma mesma espessura, um quarto do peso e resistência à tração oito a dez vezes maior, para o mesmo módulo de elasticidade.

21 SISTEMA DE APLICAÇÃO Pode-se dividir o processo de aplicação em duas etapas distintas: a de preparação da superfície receptora e a de aplicação do compósito propriamente dito. A superfície de concreto precisa ser cuidadosamente trabalhada, através de esmerilagem para remover as sujeiras e a fina camada de nata de cimento que reveste os elementos de concreto.

22 SISTEMA DE APLICAÇÃO Caso existam defeitos geométricos ou de execução ao longo da superfície a ser revestida, estes deverão ser reparados pela aplicação de argamassas epoxídicas alisadas a espátula. As arestas vivas deverão ser arredondadas, de forma a apresentarem um raio mínimo de curvatura da ordem dos 30 mm.

23 SISTEMA DE APLICAÇÃO Aplicar o primer. Este primer tem a função de melhorar as características do concreto da superfície e garantir a plena adesão do compósito. Decorrido um intervalo de aproximadamente uma hora após a aplicação do primer, deverão ser aplicados, seqüencialmente: 1. A resina de colagem (undercoating), 2. A folha flexível de fibras de carbono (previamente desenrolada e cortada com uma tesoura, à rigorosa medida do reforço a ser executado) 3. A camada final de resina de recobrimento das fibras (overcoating).

24 SISTEMA DE APLICAÇÃO

25 SISTEMA DE APLICAÇÃO O excesso de resina deverá ser cuidadosamente removido. A eventual aplicação de outras camadas é imediata, servindo a camada precedente como base para as seguintes. É no entanto possível diferir, no tempo, a aplicação das sucessivas camadas em até uma semana, desde que se aplique, sobre a resina endurecida, uma nova camada de resina fresca (undercoating).

26 SISTEMA DE APLICAÇÃO

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