RECUPERAÇÃO E REFORÇO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL RECUPERAÇÃO E REFORÇO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO Felie Vieira Aorno Freerio Oliveira Dia João Clímao e Oliveira Silveira GOIÂNIA 015

2 FELIPE VIEIRA ADORNO FREDERICO OLIVEIRA DIAS JOÃO CLÍMACO DE OLIVEIRA SILVEIRA RECUPERAÇÃO E REFORÇO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO Monograia areentaa à Eola e Engenharia Civil a Univeriae Feeral e Goiá omo arte o requiito ara obtenção o título e Baharel em Engenharia Civil. Orientaor: Pro. Dr. Daniel e Lima Araújo GOIÂNIA 015

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4 RESUMO F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira (015). Reueração e reorço e viga e onreto armao. Goiânia, 70. Monograia (grauação). Eola e Engenharia Civil, Univeriae Feeral e Goiá. Ete etuo areenta uma revião a ténia e reueração e e reorço etrutural. São erita a ténia e reorço etrutural om haa e aço olaa e omóito e ibra e arbono omumente emregaa em viga e onreto armao, o eu ritério e imenionamento e emiuçou-e obre a ténia e reueração etrutural. Junto à ténia e reorço, ão também erito algun moelo e álulo e reorço e viga e onreto armao à lexão e a orça ortante. São também areentao exemlo e imenionamento e reorço etrutural em viga e onreto armao, à lexão e a orça ortante, uano haa e aço olaa e omóito e ibra e arbono. Aiionalmente, é veriiaa a reitênia a reina utilizaa na olagem o reorço. Também é eita uma onluão aera o reultao obtio e a eolha o melhor reorço etrutural. Palavra have: Flexão; Cialhamento; Reorço etrutural; Chaa e aço olaa; Fibra e arbono. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

5 ABSTRACT F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira (015). Reovery an reinorement o onrete beam. Goiânia, 70. Monograhy (unergrauate). Eola e Engenharia Civil, Univeriae Feeral e Goiá. Thi work reent a review about reovery an trutural reinorement tehnique. There are eribe the reinorement tehnique o trutural reinorement with glue teel late an arbon-iber omoite ommonly ue in reinore onrete beam, it eign riteria an wa eribe about reovery trutural tehnique. Along the reinorement tehnique, there are alo eribe ome known alulation moel or trutural reinorement o onrete beam in hear trength an bening trength. There are reente examle o trutural reinorement alulation in onrete beam in bening trength an hear trength uing glue teel late an arbon-iber omoite. In aition, i veriie the reitane o the rein ue in the reinorement ollage. Alo i one a onluion about the reult obtaine an about the hoie or the bet trutural reinorement. keywor: bening trength; hear trength; trutural reinorement, trutural reovery, glue teel late, arbon-iber omoite. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

6 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Furação e onreto ara anoragem (SOUZA e RIPPER, 1998) Figura : Exemlo e uro ara anoragem a armaura (SOUZA e RIPPER, 1998) Figura 3: Reorço om haa metália e ixação om reina (SOUZA e RIPPER, 1998) Figura 4: Reorço om haa metália e ixação om aliação e reina em uro (SOUZA e RIPPER, 1998) Figura 5: Eoramento o reorço (SOUZA e RIPPER, 1998) Figura 6: Detalhe e humbaor. (SOUZA e RIPPER, 1998) Figura 7: Fibra e arbono em viga (MATISSE, 015)... 5 Figura 8: Fibra e arbono em laje (MATISSE, 015)... 5 Figura 9: Etao e eormação e e tenão e uma viga reorçaa eguno o métoo e Breon (SILVEIRA, 1997) Figura 10: Etao e eormação e e tenão e uma viga reorçaa eguno Cánova (1988) Figura 11: Tranmião o eorço a haa e aço ao onreto (Canova, 1988) Figura 1: Tenão or ialhamento entre a haa e aço e o onreto armao (CANOVAS, 1988).. 31 Figura 13: Etao e tenão e uma viga reorçaa eguno o métoo e Ziraba e Huein (1994).. 3 Figura 14: Seção a viga reorçaa or Camagnolo (SILVEIRA, 1997) Figura 15: Determinação o etao iniial e eormação (MACHADO, 00) Figura 16: Força atuante na eção tranveral reitente (MACHADO, 00) Figura 17: Ditribuiçõe a tenõe e aerênia no itema CFC (MACHADO, 00)... 4 Figura 18: Coniguraçõe oívei ara o reorço ao ialhamento (MACHADO, 00) Figura 19: Largura e eaçamento o CFC olao em uma viga (MACHADO, 00) Figura 0: Comrimento (MACHADO, 00) Figura 1: Detalhamento o reorço a lexão Figura : Detalhamento o reorço a orça ortante F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

7 Reueração e reorço e viga e onreto armao 7 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Reorço x Reueração Tabela : Eeiiação tíia a ibra e arbono (LEONI e SOUZA, 013)... 3 Tabela 3: Comaração entre ierente moelo o omóito e ibra e arbono... 3 Tabela 4: Veriiação a reina elo métoo e Ziraba e Huein Tabela 5: Veriiação a reina Sika 330 elo métoo e Ziraba e Huein Tabela 6: Quaro omarativo e área e aço e reorço e haa olaa om reina eóxi F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

8 Reueração e reorço e viga e onreto armao 8 LISTA DE SIMBOLOS Letra minúula o alabeto romano: a - Ditânia a ibra mai omrimia à linha neutra; _ a - Altura o bloo e tenõe no onreto omrimio; b - Largura a haa e reorço; - Eeura a reina (ola); h - Altura útil a eção reorçaa em relação à armaura e reorço; e R - Eeura a haa e reorço; t - Reitênia o onreto a tração; - Tenão o onreto; yh - Tenão o aço a armaura e reorço; y - Tenão o aço a armaura e reorço; y - Tenão o aço a armaura interna; t,m - Reitênia méia à tração o onreto; u - Reitênia última a tração o omóito; l - Comrimento e anoragem; K - Rigiez e ialhamento a reina; K n - Força normal na reina; n - Relação entre o móulo e elatiiae o aço e o onreto; F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

9 Reueração e reorço e viga e onreto armao 9 t b - Eeura máxima a haa e aço; t - Eeura o omóito e ibra e arbono; l t,max - Comrimento e anoragem neeário; t - Eeura o itema CFC or amaa; q - Carregamento uniorme; Z 1 - Braço e alavana a armaura interna em relação à ibra mai omrimia; Z - Braço e alavana a armaura e reorço em relação à ibra mai omrimia. Letra maiúula o alabeto romano: A, A r - Seçõe a armaura interna e e reorço; A - Área e aço a armaura interna; E - Móulo e elatiiae o onreto; E - Móulo e elatiiae o aço utilizao; E h - Móulo e elatiiae o aço e reorço utilizao; E - Móulo e elatiiae à tração o omóito e ibra e arbono; F - Força reultante na eção e onreto omrimio; F - Força reultante na armaura omrimia; F - Força reultante na armaura traionaa; I x - Inéria a eção equivalente (homogeneizaa); M 0 - Momento que oliita a eção aó o earregamento a viga; Mr - Momento reitente ante o reorço; F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

10 Reueração e reorço e viga e onreto armao 10 M REF - Momento e álulo o reorço; M i - Momento interno reitente a eção tranveral; M - Momento evio à orça reultante o onreto; M - Momento evio à armaura e omreão; M - Momento evio à armaura e tração; M - Momento evio ao omóito (CFC); T - Força na armaura e reorço; T - Força na armaura interna. Alabeto grego: - Fator e reitênia à lexão; ε - Deormação inal o omóito e ibra e arbono; ε b - Deormação no omóito evia ao arregamento máximo; ε bi - Deormação iniial na ae a viga; ε u - Deormação máxima (amiível) o omóito e ibra e arbono; ε - Deormação inal o omóito e ibra e arbono; σ - Tenão e omreão no onreto; σ - Tenão no aço; - Tenão no omóito e ibra e arbono. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

11 Reueração e reorço e viga e onreto armao 11 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO OBJETIVO JUSTIFICATIVA METODOLOGIA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ASPECTOS CONSTRUTIVOS SOBRE O REFORÇO ESTRUTURAL COMPÓSITO DE FIBRA DE CARBONO MODELOS DE CÁLCULO PARA REFORÇO À FLEXÃO COM CHAPAS COLADAS MODELO DE CÁLCULO PARA REFORÇO À FLEXÃO COM COMPÓSITO DE FIBRA DE CARBONO (CFC) MODELO DE CÁLCULO PARA REFORÇO ao ialhamento COM COMPÓSITO DE FIBRA DE CARBONO (CFC) EXEMPLOS DE APLICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

12 Reueração e reorço e viga e onreto armao 1 1. INTRODUÇÃO Ao elaborar um rojeto e uma etrutura e onreto armao, é e grane imortânia o atenimento a inaliae ara a quai oi onebia, garantino a egurança, onorto e a eonomia em too o eu lanejamento. Exitem trê atore que inlueniam na qualiae a etrutura: oneção e rojeto; utilização; exeução. Quano exitem alha urante a ontrução a etrutura, eta etará uetível à atologia, que ão egraaçõe no eemenho a eiiaçõe. Na etrutura que areentam roblema atológio, o rimeiro ao a análie é a eteção a aua a atologia, uma vez que, onorme o roblema, erá oível a ientiiação a melhor olução. Eta aua e iviem em intrínea e extrínea. A aua intrínea ão araterizaa omo roblema inerente a etrutura, que oorrem urante a exeução e utilização a etrutura. Durante a exeução, ete roblema oem etar relaionao à eiiênia e onretagem, roblema no eoramento e na ôrma, eiiênia na armaura, utilização inorreta o materiai. A eiiênia e onretagem oem etar relaionaa ao roeo e tranorte o onreto até o eu o lançamento na ôrma. Quano não eetuao om raiez, o onreto oe ter ua trabalhabiliae omrometia ou até memo oorrer a egregação a argamaa o agregao graúo. No roeo e lançamento eve-e atentar ara que não haja muança no oiionamento a armaura. Além io, a vibração e o aenamento ão imortante ara a garantia e não ormação e vazio interno, o que tornaria a etrutura uetível à açõe externa em eorrênia e ua oroiae. Já no roeo e ura, última ae a exeução, eve-e evitar a ormação e tenõe interna que rovoquem a rutura o onreto or retração látia, o que oe inuzir a ormação e iura. No roeo e eoramento, a retiraa rematura o memo oe gerar eormaçõe e onequente aareimento e iura, a quai também oem er auaa ela retiraa e orma equivoaa o eoramento. A eiiênia na armaura ão a aua mai omun e atologia. A oiçõe einia ara a mema no rojeto ão e extrema imortânia, aim omo ua quantiae. Durante a ontrução, o trabalhaore otumam, or exemlo, iar em armaura negativa, o que reulta em uma muança na orma em que o eorço ão itribuío ela etrutura, oliitano regiõe não lanejaa. Da mema orma, oloar F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

13 Reueração e reorço e viga e onreto armao 13 meno armaura o que revita em rojeto oe iminuir o nível e egurança no Etao Limite Ultimo. O materiai emregao na ontrução evem etar e aoro om aquele revito em rojeto, uma vez que o omortamento a etrutura é lanejao onorme a araterítia ee materiai. O atenimento a reitênia à omreão e o móulo e elatiiae o onreto ão e imreinível imortânia evio ao ato e erem o atore que garantem a reitênia e a eormação a etrutura. A aua extrínea ão reultante e atore externo à etrutura, oeno er laiiaa omo: alha e rojeto, má utilização, açõe meânia, açõe íia e químia. No eenvolvimento o rojeto, vário onto e imortânia evem er onierao e um erro oe azer om que haja um omrometimento a etrutura. Iniialmente, a moelagem a etrutura tem um ael e grane imortânia, uma vez que uma alha urante ee roeo oe e roagar urante too o eenvolvimento, auano, em algun ao, a ruína a etrutura. Durante a utilização, a alha mai omun etão relaionaa om a muança o uo iniialmente revito, oeno oorrer variaçõe igniiativa na obrearga e o aareimento e eeito e eguna orem igniiativo. A açõe meânia, auaa or hoque meânio, ão mai omliaa or e tratarem e açõe exeionai, omo or exemlo, hoque e veíulo automotore que e oliem om a etrutura. Em alguma regiõe, one a iniênia e imo é requente, evem-e onierar ea açõe no álulo ara que a etrutura não ultraae o Etao Limite Ultimo. A açõe íia etão relaionaa om variaçõe e temeratura em eorrênia o lima e e raiaçõe a que o onreto é ubmetio. A açõe químia ão reerente ao gae, água, áio e ulato que em ontato om a etrutura omrometem a qualiae e a urabiliae a mema. A etrutura e onreto, em onequênia e ua baixa reitênia à tração, etão normalmente iuraa. Entretanto, a iura evem ter a ua abertura ontrolaa ara não erem auaora e atologia, tai omo a orroão e armaura. Além io, oe oorrer a arbonatação o onreto evio ao elevao ínie e CO reiitao no ambiente, o que reuz o H o onreto ara valore ineriore a nove, ermitino a eterioração o onreto e a orroão a armaura. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

14 Reueração e reorço e viga e onreto armao 14 Dea orma, a reueração é araterizaa omo a orma e viabilizar o uo e um elemento etrutural aó o urgimento e atologia que omrometem a reitênia e a utilização a etrutura. Com io a reueração tem a unção e reetabeleer o uo e a egurança e uma etrutura aniiaa, viabilizano ua utilização. Já o reorço oe er araterizao omo a intervenção realizaa em uma etrutura ara aumento e ua aaiae reitente em que a mema tenha atingio um etao limite último. Em amba a ituaçõe, a ténia exeutiva e e rojeto ão emelhante (Tabela 1). Reorço Reueração Intervenção em uma etrutura exitente, aumentano ua aaiae reitente ante e atingir o eu etao-limite. Reetabeleimento o uo e a egurança e uma etrutura reviamente aniiaa Tabela 1: Reorço x Reueração OBJETIVO O objetivo ee trabalho é areentar a riniai ténia ara reueração e reorço e etrutura e onreto armao e algun moelo e álulo ara o imenionamento o reorço etrutural à lexão e a orça ortante em viga e onreto armao. Mai eeiiamente, bua-e: Derever a ténia e reorço etrutural omumente emregaa na etrutura e onreto armao (haa e aço olaa e ibra e arbono) e o eu ritério e imenionamento. Areentar exemlo e imenionamento e reorço etrutural em viga e onreto armao ubmetia à lexão e orça ortante om o uo e haa e aço olaa e ibra e arbono JUSTIFICATIVA A oção elo tema Reueração e reorço etrutural avém o ato e er uma área a engenharia ivil aina ouo exloraa na grauação e que etá aa vez mai eno mai F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

15 Reueração e reorço e viga e onreto armao 15 oliitaa. A ontrução ivil reeu muito no último temo, o que ugere que alguma etrutura etão atingino a ua via útil e outra etão eno imota a outra oliitaçõe, o que jutiia a imortânia e eenvolver ténia e reabilitação e etrutura. Há etrutura que não etão mai em oniçõe uiiente e uortar o arregamento atuante e há outra que uortam o arregamento exitente, orém neeita e um reorço ara uortar uma oliitação maior que erá imota à etrutura. Para ambo o ao, a etrutura reiam er reueraa e/ou reorçaa ara e tornarem uiientemente eiiente enquanto ortante o eorço. Há ituaçõe em que também oe er requerio um rojeto e reorço etrutural, ara etrutura que iniialmente oram rojetaa erroneamente ou ontruía em eaoro om o rojeto, eno neeário uma reanalie o reorço a etrutura ara in e utilização. Embora vária obra tenham io reabilitaa om ueo evio ao onheimento emírio, o reorço aina não ão tão onheio ao onto e e onheer too o atore que intererem no omortamento a etrutura reorçaa METODOLOGIA A metoologia ee trabalho é baeaa em uma equia bibliográia eritiva e análie teória aoiaa a exemlo e aliação. A equia bibliográia abora o tema Reorço Etrutural, om ênae no reorço etrutural e viga e onreto armao om haa e aço olaa ou ibra e arbono. O trabalho não tem or objetivo egotar o tema e reueração e reorço etrutural. Seno aim, o eoo o trabalho oi retrito à viga e onreto armao. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

16 . REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A eguir ão etalhaa a ténia e reorço e o moelo e álulo mai omun na área e reorço etrutural. A riniai onte e onulta ee aítulo oram Souza e Rier (1998), Silveira (1997) e Mahao (00)..1. ASPECTOS CONSTRUTIVOS SOBRE O REFORÇO ESTRUTURAL O reorço, omo ontrução ivil, tem algun etalhe ontrutivo que evem er obervao. A eguir, ão areentao algun mai imortante Armaura e omlementação ou e reorço O uo e armaura ara aumento a área reitente à tração aó a onluão a obra e á or oi motivo riniai: eterioração a armaura ré-exitente evio à orroão a mema, ou aina, ela neeiae e aumentar a aaiae reitente a eça. Amite-e a neeiae e um reorço quano a área e aço eetivamente exitente é inerior a 85% a área e aço o rojeto iniial. Ito é, quano 15% a área e aço já tiverem io oxiaa (SOUZA e RIPPER, 1998). Ee número oem er levao em onieração ara o eeito loai (barra iolaa) ou globai (vária barra numa região). Para azer uo eta ténia ão neeário uiao mai minuioo em relação à ae e rojeto e exeução. O rojeto reia er mai bem etalhao, om iniação lara e obrimento, eaçamento entre a barra, itema e anoragem e emena, ângulo e obragem e urvatura. Durante a exeução, eve-e ter uiao om a limeza a barra, a realização a anoragen, a remoção e área ontaminaa, olagem, entre outra. A emena, no ao e reueração ou reorço e etrutura, ão e iíil exeução e ouem maior imortânia. O omrimento muita veze não ão uiiente. Como numa eiiação nova, a emena everão ouar o menor omrimento oível e o mínimo eaço tranveral. Tuo ara iminuir o roeo invaivo à etrutura. Exitem ierente meio ara realizar a emena, aa uma om ua vantagen e evantagen. A emena or ola não é reomena e o traae é o tio e emena mai reomenao. No entanto, alguma veze não há omrimento neeário ionível.

17 Reueração e reorço e viga e onreto armao 17 Seno aim, utiliza-e e outro meio, omo a inlinação e barra e a omreão tranveral ela introução e etribo, ara a reução o omrimento e traae..1.. Furação o onreto ara anoragem a barra A anoragem a barra é unamental ara o unionamento o reorço om armaura e omlementação. Ea anoragem oe er realizaa or meio a ténia e uração o onreto. Um exemlo áil e obervar a neeiae o uro é motrao na Figura 1. Figura 1: Furação e onreto ara anoragem (SOUZA e RIPPER, 1998). Nea igura, oberva-e um orte ara omlementação a armaura inuiiente e, om ea nova barra, urge a neeiae e anorá-la. Do lao equero, o orte é rolongao e om io há um eaço uiiente ara o traae/anoragem. Já no lao ireito obervae um eaço inuiiente evio à reença o ilar. Por io, há a neeiae e e azer uma uração no ilar ara anorar a barra. O uro, aó exeutao, eve ter a aviae interna lima e ea ara oteriormente e injetar o material e enhimento, evitano a enetração o ar. Com a tenologia atual, ee uro oem er reenhio or graute ou reina eoxíia. O uo o graute é eito em ao e omreão, omo é o ao e ilare e unaçõe, eno neeária a uração om iâmetro uerior ao obro o iâmetro a barra e om olga mínima e um entímetro. Em ao e lexão ou em ao e imoibiliae e e azer uro om iâmetro grane, ua-e a reina eoxíia. O omrimento e anoragem é ligeiramente inerior ao traiional, oeno-e aotar 0,4 b (SOUZA e RIPPER, 1998). F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

18 Reueração e reorço e viga e onreto armao 18 Deoi e aotao too ee roeimento, é eita a inerção a barra om movimento giratório, garantino que ique na oição orreta e rojeto, eliminano o exeo e material e reenhimento. A uração é uma ténia que neeita e uma equie eeializaa, aim omo um engenheiro qualiiao e aaitao ara uerviionar o orreto emrego o roeimento utilizao. Ee roeimento ão unamentai ara o unionamento ereito o reorço, que eve garantir, entre outro ritério, a ereita anoragem. Na Figura ão motrao mai algun ao e uração ara anoragem a armaura. Seguno Souza e Rier (1998), em too o ao evem er realizao enaio e arranamento, rerouzino a real ituação a obra, ara garantia a anoragem. Figura : Exemlo e uro ara anoragem a armaura (SOUZA e RIPPER, 1998) Colagem e haa metália A olagem e haa metália omo reorço etrutural é uma ténia já onagraa evio à grane quantiae e obra que oram realizaa e que atetam a eiiênia ea ténia (Figura 3). Ea é uma olução batante eiiente e ráia que ermite, entre outra oia, a oua alteração na geometria a eça. A ligação ee elemento e reorço à etrutura é eita or meio e ola eoxíia aliaa na área e ontato a haa metália om o onreto, ou atravé a injeção e reina eoxíia em algun uro (Figura 4). F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

19 Reueração e reorço e viga e onreto armao 19 Figura 3: Reorço om haa metália e ixação om reina (SOUZA e RIPPER, 1998). Figura 4: Reorço om haa metália e ixação om aliação e reina em uro (SOUZA e RIPPER, 1998). O onjunto onreto-reina-haa eve unionar em ereita aerênia ara e obter o reultao eejao om o reorço. Quano e trata e oi materiai trabalhano em onjunto, a rinial rorieae a er garantia é a aerênia entre ambo. Por io, evem-e tomar algun uiao, o quai itam-e: a) Sueríie o onreto: Ete item é o reonável ela aerênia químia entre a arte ontituinte. Se ea ueríie or otaa e muita rugoiae, erá iíil o aeo homogêneo e reina em toa a área. Com io, riam-e eontinuiae na ola, ormano bolha e ar loalizaa e oaionano o erenimento a ola. A olução uual ara ee roblema é garantir uma ueríie uniormemente rugoa. Reomena-e que ea aereza eja reultante e ubmião e jato e areia ou ela eruão e martelo e agulha. Logo aó io, eve er eito, aim omo em qualquer roeimento e reorço, a limeza om jato agua ob reão e a eagem or jato e ar omrimio e moo que a ueríie ique lima e ea ara aliação a ola. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

20 Reueração e reorço e viga e onreto armao 0 b) Reina eoxíia: Ea ão a reonávei ela olagem a haa na ueríie o onreto e ão a mai utilizaa no Brail. Ela ão obtia om a mitura e oliiiação e olímero orneio em oi omonente, reultano em uma ola om alta aerênia om o onreto e o aço. Deve e tomar o evio uiao no imenionamento ara que o roeo e álulo aegure que não haja romimento a ligação ou a reina. Ineenentemente a oliitação (lexão, ialhamento, omreão, tração, et.), a rutura eve oorrer no onreto. Io é garantio no rojeto quano e reeita uma eeura mínima a reina (na aa o milímetro) e e utiliza no álulo a reitênia à tração o onreto (oi a reitênia à tração a reina é uerior à reitênia o onreto). ) Chaa metália: A ueríie a haa metália, aim omo a o onreto, eve aar or um tratamento ara otenializar a aerênia a ligação. Ela eve etar ienta e material goruroo e, logo aó ea limeza, eve er eita a eaagem om jato abraivo. Em eguia, ela eve er rotegia om uma elíula autoolante aroriaa ara roteção urante o tranorte, manueamento e armazenagem, a qual eve er retiraa no momento a aliação a haa. Ea haa ão olaa à ueríie e onreto or meio e uma ina amaa e reina. Ao aliar a haa, ela evem er ubmetia a reõe ontante ara exular o exeo e ola e, imultaneamente a io, eve er eito o eoramento a haa até a reina etar totalmente ea (Figura 5). Figura 5: Eoramento o reorço (SOUZA e RIPPER, 1998). F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

21 Reueração e reorço e viga e onreto armao 1 De antemão, memo a reina teno uma aerênia químia, é aonelhável o uo e um ino humbaor na extremiae a haa ara obter uma ontribuição meânia na reitênia (Figura 6). Figura 6: Detalhe e humbaor. (SOUZA e RIPPER, 1998). A haa eve er imenionaa ara uortar o eorço aiional à etrutura. Devem-e tomar algun uiao eeíio em relação ao traae a haa metália, oi one exitir traae haverá onentração e tenõe, o que oe oaionar a rutura nee onto. Outra quetão que eve er lembraa é que o traae eve er eito or ola e emre aó a olagem a haa om a reina eóxi. Ee itema e reorço é vantajoo or er e ráia exeução, não areentar ruío ou vibraçõe urante ua exeução, areentar ouo aréimo e eção e oua intererênia na etrutura. A evantagen vão o imeimento e viualização e utura iura e eterioraçõe até a baixa reitênia ao ogo em ao e inênio (or aua a reina e a haa) Aição e eri metálio Ea ténia e aemelha à anterior (haa metália) em relação à rearação a ueríie o onreto e a ueríie metália. A ivergênia etá na ligação rinial, eita nete ao or humbaore. A ola é utilizaa aena ara o enhimento o vazio exitente entre o onreto e o eril metálio. A aliação a reina eoxíia é eita omo no ao e reueração e iura e onreto. Obtêm-e uma reina meno vioa, a qual é injetaa ob reão ontrolaa, azeno a veação o eril e o humbaore. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

22 Reueração e reorço e viga e onreto armao.. COMPÓSITO DE FIBRA DE CARBONO O etuo obre a utilização e omóito e ibra e arbono (CFC) na ontrução ivil iniiou-e no Jaão om a intenção e reorçar ua etrutura ara uortarem atátroe naturai (imo) e oram ireionao ara obra e inraetrutura. Hoje, a ibra e arbono ão amlamente utilizaa em etrutura one a reença e metai (aço) não é amiível, omo ala om aarelho e reonânia magnétia, além a intervenção em reorço etruturai. A olha e ibra e arbono onerem à eça aliaa um aumento na aaiae reitente à lexão e à orça ortante em viga e laje. Deve-e, no entanto, atentar-e ara a interae ibra-onreto. Eta olagem eve er bem imenionaa, obervano a reitênia a reina utilizaa...1. Caraterização o routo A roução a ibra e arbono é reultao o roeo e arbonização e ibra e omoto orgânio. Porém, muito ele não reitem ao roeo em que e eleva a temeratura a orem e 3000ºC. Comoto omo o arílio reonem bem ao roeo, ermaneeno inalterao, e o ilamento e arbono iam bem alinhao, onerino alta reitênia à tração e elevao móulo e elatiiae. Para utilização na ontrução ivil, bua um omóito em que o móulo e elatiiae eja róximo ao o aço. A urva omortamental ee omóito até a rutura é linear, hegano a tenõe última e 3500 MPa e eormaçõe a orem e 1,5% (SOUZA e RIPPER, 1998). A ibra e arbono têm alguma araterítia eeiai omo: baixa eniae e eeura muito ina (variano entre 0,15mm e,8mm). Ea tenologia é inviável e er aliaa em oniçõe e umiae uerior a 4%, que é o ao tíio e unaçõe, túnei e obra marítima (Leoni e Souza, 003). Também, eve ter ua aliação evitaa em loai om iniênia e inênio ou temeratura ueriore a 60, que é o ao e alguma inútria eeíia. Ete routo oui rorieae itinta eeneno a ireção a ibra na ormação o omóito (longituinal ou tranveral). Para melhor aliação omo elemento e reorço etrutural ara o onreto armao, ugere-e eolher um omóito om móulo e elatiiae imilar ao o aço. Atualmente, a ibra e arbono aina é roveniente a Euroa e oui a eeiiação tíia motraa na Tabela. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

23 Reueração e reorço e viga e onreto armao 3 Tabela : Eeiiação tíia a ibra e arbono (LEONI e SOUZA, 013) Dao ténio Malha tio 1 Malha tio Moulo elátio teório 40 kn/mm² Fator e reução o moulo elátio evio à aliação 1,5 Moulo elátio reuzio ara in e álulo 160 kn/mm² Reitênia última à tração a ibra e arbono - teória 4300 N/mm² Gramatura a ibra e arbono 00g/m² 80g/m² Deniae a ibra e arbono 1,7g/m³ Alongamento e rutura teório 1,75% Eeura teória a ibra e arbono ara in e álulo 0,117 mm 0,047 mm Seção tranveral a ibra e arbono ara in e álulo 117mm²/m 47mm²/m Tenão última teória a 1,75% 500kN/m 00kN/m Tenão reomenaa ara o álulo Flexão - aroximaamente 800N/mm² ELU 0,5% 93,6kN/m 37,6kN/m Axial - aroximaamente 640 N/mm² ELU 0,4% 74,8kN/m 30kN/m A reina utilizaa ara olagem a ibra e arbono à etrutura oui araterítia e reitênia e ureza neeária ara a tranerênia o eorço a eça (onreto) ara a olha (Comóito e Fibra e Carbono). Além io, ara o ueo o roeo, o moo omo ela é aliaa é muito imortante ara o reultao. Nem emre uma grane quantiae e reina onere uma aerênia maior, elo ontrário. Muita a veze um exagero e reina oe onerir menor aerênia e onequente eolamento a ibra. A eguir uma tabela ara omarar o ao entre oi tio e omóito e ibra e arbono: MBrae, roota or MACHADO, 00 e Sika, uma abriante ujo routo é aeível ao merao: Tabela 3: Comaração entre ierente moelo o omóito e ibra e arbono Eeura MBrae CF 130 Sika Wra 300C (MACHADO, 00) (Sika, 010) 0,165 mm 0,17 mm 0,0065 in 0,0067 in Tenão última 3800 MPa 3900 MPa Móulo e elatiiae 7 GPa 30 GPa Deormação e rutura 1,67% 1,50% A artir ea inormaçõe oe-e onluir que o oi omóito têm rorieae imilare. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

24 Reueração e reorço e viga e onreto armao 4... Proeo ontrutivo O roeo exeutivo ontitui ua etaa itinta: rearação a etrutura e aliação o omóito. Para a rearação a etrutura, eve-e remover a ujeira e a ina amaa e nata e imento que envolve a eça a im e torná-la íntegra ara o reorço. No ao e exitirem imereiçõe na eça (eeito e abriação / exeução), eve haver a aliação e argamaa eoxíia aliaa a eátula anteriormente a ete roeimento. A etaa e reueração e reorço evem rever: - Remoção o onreto olto; - Reueração e iura; - Limeza a imureza; - Reomoição e onreto one neeário; - Limeza e rearação a ueríie e a areta ara reeber o reorço; - Exeução o reorço. Lembrano que a areta viva evem er arreonaa (R min=30 mm) e eve-e aliar um rimer ara melhorar a aeão o omóito e ibra e arbono ao onreto. Para a aliação o omóito CFC, eve-e aliar o utty iller que erve ara regularizar a ueríie (aena na irregulariae), Em eguia, ortam-e a ibra e arbono onorme rojeto, alia-e uma emão" a reina e olagem e az-e a olagem imeiata a ibra e arbono reviamente eenrolaa e ortaa, eliminano-e a bolha e o evio, Em eguia, alia-e uma eguna emão a reina. O exeo e reina eve er removio e, or im, az-e o aabamento neeário. Uma vez terminao too o roeimento, az-e neeário a ineção o reorço ara e reaver e eolamento o CFC ou até memo romimento o onreto. Em ao e viga, a aliação o CFC oe er eita ara aborção o eorço e tração (oitiva ou negativa) e ialhamento omo motra na Figura 07. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

25 Reueração e reorço e viga e onreto armao 5 Figura 7: Fibra e arbono em viga (MATISSE, 015) Já em relação a laje, omumente e ua ee tio e reorço ara a lexão, omo motrao na Figura 08, oeno-e eenrolar a manta e CFC no entio longituinal, tranveral ou em ambo. Figura 8: Fibra e arbono em laje (MATISSE, 015)..3. Dimenionamento o reorço etrutural O roeo e imenionamento o reorço à lexão om o omóito CFC é emelhante ao imenionamento om haa metália, obervano o valore e tenõe (800 MPa) e eormaçõe (1%) amiívei. Tratano-e o álulo o omrimento e anoragem, uualmente trabalha-e om o revetimento total a região traionaa. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

26 Reueração e reorço e viga e onreto armao 6 Para o imenionamento o reorço ao eorço ortante, eve-e levar em onta a reitênia original a eça (área e aço e onreto anteriore ao reorço) aiionaa à reitênia a ibra om oeiiente e minoração igual a 0,8. O imenionamento é eito elo moelo a treliça e Morh moiiao. No item.4 ão areentao, etalhaamente, o ritério e imenionamento o reorço e viga e onreto armao om o omóito CFC...4. Comortamento em relação ao ogo Ea veriiação é eenial no reorço om omóito e ibra e arbono, uma vez que o reorço é eito externamente à etrutura, iano aim exoto ao ogo. Deve er levao em onta o ato a ola er ombutível, e om io gerar umaça, e a aaiae a etrutura reorçaa reitir ao ogo. Em relação ao imenionamento em ituação e inênio, a etrutura eve er veriiaa em levar em onieração o reorço om a ibra e arbono (ou até memo qualquer outro tio e reorço que ua ola omo intrumento e ligação). Na realiae, a etrutura, quano imenionaa orretamente, geralmente ultraaam om obra o ritério e egurança em ituação e inênio. Com io, a etrutura unionaria om o reorço em oniçõe normai e quano em ituação e inênio reitiria em a ontribuição o reorço. Uma alternativa, a avor a egurança, é a e roteger o reorço o máximo oível ara que ele não e entre em ombutão..3. MODELOS DE CÁLCULO PARA REFORÇO À FLEXÃO COM CHAPAS COLADAS O emrego e haa e aço ina em reorço etrutural é uma ténia atual batante eiiente. Na literatura, oem-e enontrar vário métoo e imenionamento o reorço à lexão om haa e aço olaa. Dentre ele, oram eolhio ara erem etuao nete trabalho o Moelo e J. Breon, Cánova, Ziraba e Huein e, or im, o métoo e Camagnolo. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

27 Reueração e reorço e viga e onreto armao Métoo e J. Breon O moelo e álulo e Breon (BRESSON, au SILVEIRA, 1997) oi eenvolvio ara o imenionamento e haa e aço olaa om reina eóxi à viga e onreto. A interação o itema onreto-reina-aço reulta em um aumento a reitênia à lexão, onierano a hiótee e que: A eçõe tranverai ermaneem lana aó o iniio a eormação; a eormaçõe ão, em aa onto, roorionai a ua itânia até a linha neutra a eção. No métoo e Breon, o imenionamento a viga à lexão eve er eito no Etáio II, e o eorço oliitante earao em M, reerente à arga ermanente, e M, reerente à obrearga. Na Figura 11 é motrao o etao e tenão e e eormação em uma eção tranveral e aoro om Silveira (1997). Figura 9: Etao e eormação e e tenão e uma viga reorçaa eguno o métoo e Breon (SILVEIRA, 1997). Iniialmente, a viga é oliitaa aena or arga ermanente, ou eja, M. Nea ituação, o onreto enontra-e om a tenão σ C1 e o aço om a tenão σ a1. Sob ea oniçõe é eito a olagem a haa. Dea orma, quano a viga or ubmetia à obrearga, urge na haa metália uma tenão e tração σ ar. Nee métoo, a tenõe normai ão limitaa à tenõe amiívei o materiai, ito é, (SILVEIRA, 1997). ' 1 (.1) 1 BRESSON, J. Nouvelle reherhe et aliation onernant l utilization e ollage an le truture, Annale e l ITBTP, érie BBA/116, Pari, F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

28 Reueração e reorço e viga e onreto armao 8 a1 a a (.) ar ar (.3) Realizano o equilíbro e momento em relação à ibra mai omrimia na Figura 9, obtem-e: A R 1 Z a M M b A Z 1 a1 a 1 AR 6 (.4) Sabeno que: A R b e (.5) R R tem-e: e R a M M b A Z 1 1 Z br 6 a1 a 1 AR (.6) A eeura neeária ara a haa é enontraa ela Eq. (.6), eno que a tenõe σ C1, σ C e a linha neutra oem er obtia or meio a teoria láia o onreto armao no Etáio II..3.. Métoo e Cánova O métoo e álulo e Cánova (CÁNOVAS, 1988) reomena o imenionamento a viga à lexão no Etáio III, ou eja, no eu etao-limite último, aó a atuação o eorço roveniente a obrearga. Aim omo Breon, Cánova oniera que o reorço é realizao aó a oliitação a arga ermanente, orém em eu métoo a obreoição é o iagrama e eormação, ao ontrário e Breon que az a obreoição o iagrama e tenão. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

29 Reueração e reorço e viga e onreto armao 9 Figura 10: Etao e eormação e e tenão e uma viga reorçaa eguno Cánova (1988). A tenõe normai também ão limitaa à tenõe última o materiai, ito é: k (.7) yrk r (.8) Aó a exeução o reorço, a tenão na armaura exitente vale: M Z 1 A (.9) Como o momento total M0 + M leva a um etao-limite último, e amitino-e que a viga ontinuará ubarmaa aó o reorço, a tenão na armaura não oerá ultraaar: yk yrk r (.10) O equilíbrio e momento, ara o iagrama evio ao momento M, leva à equação e equilíbrio: M A AR r Z S A AR r Z S (.11) A R Z M S r A (.1) F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

30 Reueração e reorço e viga e onreto armao 30 Com a obtenção a armaura e reorço, eve-e azer a veriiação a reina ara evitar o eu eolamento. Io oe er eito limitano a tenõe ialhante evio à orça ortante à tenão limite e aerênia a reina. Figura 11: Tranmião o eorço a haa e aço ao onreto (Canova, 1988). De aoro om a Figura 1, a orça e ialhamento horizontal na interae a viga om o reorço, ara um omrimento, é igual a: M M M M N (.13) z z z Porém, N b (.14) Logo, ara que não oorra o elizamento eve-e ter: V b z (.15) No etao-limite último, V u (.16) 0,9ht b 1 A tenão limite e aerênia a reina ( 1) eenerá o tio e reina a er emregao aim omo a reitênia o onreto e e ua rugoiae. Aim, a tenão máxima e ialhamento, ara uma aa orça V, a er aborvia ela reina aó o reorço (Figura 14), erá: V A b zr 1 Ar 1 xz1 x z (.17) F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

31 Reueração e reorço e viga e onreto armao 31 Figura 1: Tenão or ialhamento entre a haa e aço e o onreto armao (CÁNOVAS, 1988) Sabeno que a reitênia na interae aço-onreto eene e um bom eemenho a etrutura e onreto, reomena-e que a tenão máxima e ialhamento na interae onreto-reorço eja limitaa em: 0,4 0,4 3 máx t, m 0,6 0,3 k 0,6 (.18) 4 ht 4 ht Cánova (1988) reomena que a eção a haa e aço eja 1,5 veze maior que a eção alulaa. Reomena, aina, que a eeura a reina não ultraae a 1,5 mm e a eeura a haa e aço eja inerior a 3 mm, om exeção a ituaçõe em que haverá outro ioitivo e anoragem meânia Métoo e Ziraba e Huein O métoo e Ziraba e Huein (ZIRABA, BALUCH, BASUNBUL, SHARIF e AZAD, AL- SULAIMANI, 1994) areenta um moelo e álulo baeao no etao limite último. O imenionamento a haa oe er eito or meio o equilíbrio e momento na eção tranveral, ito é (Figura 14): T h _ a T h F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira _ a M u (.19)

32 Reueração e reorço e viga e onreto armao 3 Seno: T A y T b y h h / 0,9 Figura 13: Etao e tenão e uma viga reorçaa eguno o métoo e Ziraba e Huein (1994). Ee métoo oi eenvolvio e aoro om a norma ACI 318 (ACI, 1998) que ugere ara o álulo a altura o bloo e tenõe no onreto omrimio a equação: _ a A y b 0,85 b y (.0) Subtituino.0 em.19, tem-e: A 1 A A3 0 (.1) One: A 1 b y b y 1 0,85 b (.) A y A b y h (.3) 0,85 b F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

33 Reueração e reorço e viga e onreto armao 33 A y M REF A A y h 3 (.4) b 1,7 Por im om o valore e A1, A e A3, oe-e reolver a equação (.1) omo uma equação o eguno grau one a inógnita é a eeura a haa ( ). O valor e eve er limitao or t b, que é a eeura máxima a haa ara uma rutura a viga e orma útil, enão oorrerá emagamento o onreto, ito é: t b x b 0,85 b b y A y (.5) Seno a altura a linha neutra, x b, obtia ela equação e omatibiliae, eguno a norma ACI 318: xb 0,003 0,003 y (.6) Nea exreão, y é a eormação e eoamento o aço, alulaa om a tenão y. Já o arâmetro é utilizao ara e obter a altura o bloo retangular equivalente na eção omrimia o onreto. Seguno o ACI 318 (ACI, 008), ee arâmetro vale 0,85 ara onreto om reitênia à omreão e até 8 MPa. Para reitênia maiore, o valor e eve er reuzio e 0,05 a aa 7 MPa e reitênia, não tomano-e valore menore que 0,65. Por im, o métoo e Ziraba e Huein ugere uma metoologia ara veriiar a reitênia e aerênia a reina. Para ea veriiação, ão neeária alguma inormaçõe, tai omo o arregamento linear na viga (w ), o móulo e elatiiae (E a) e o móulo e ialhamento (G a) o aeivo, entre outra inormaçõe. A rouniae a linha neutra é alulaa ela equação: B B 4AC x (.7) A One, A E b E C (.8) F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

34 34 Reueração e reorço e viga e onreto armao F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira S b A B (.9) b h A h C (.30) Com o valor e x, oe-e alular a inéria a eção or: 3 ) ( ) ( 3 x h b x h A E x b E I C (.31) De moo emelhante, alula-e a inéria a haa metália: 1 3 b I (.3) e a rigieze e ialhamento e e orça normal a reina: a a a b G K (.33) a a a n b E K (.34) A artir ee valore, alula-e a ontante CR : n R I E K C (.35) Para e etabeleer uma ligação ereita entre onreto-reina-haa, eve e atiazer a a equação (.36), one a é a itânia a extremiae a haa ao aoio que eve er variaa até atingir a igualae nea equação: x h b Ib tg C a L w a L a La b E K a t R all ' 8 1 ' 1 (.36)

35 Reueração e reorço e viga e onreto armao Métoo e Camagnolo O métoo rooto or Camagnolo (CAMPAGNOLO, 1995 au SILVEIRA, 1997) oui a eguinte hiótee báia: Conreto no Etáio II; Chaa e aço e reorço no limite e ua aaiae. Sua tenão é igual à tenão e eoamento o aço e reorço; O omrimento e anoragem eve er alulao e moo que too o eorço reitio ela haa já tenha io omletamente tranerio. Figura 14: Seção a viga reorçaa or Camagnolo (SILVEIRA, 1997). A tenão na haa e reorço oe er alulaa a artir a teoria o onreto armao no Etáio II, a qual oe-e euzir a tenão na haa e aço aiionaa omo reorço, ito é: h M ( x) E h I x E h (.37) Amitino que a haa e enontra no limite o eoamento, ua tenão é onheia e o momento letor reitente oe er eterminao or: CAMPAGNOLO, J.L.; CAMPOS Fo, A.; SILVA Fo. L.C.P Ténia e anoragem m viga e onreto armao reorçaa om haa e aço olaa, Anai. 34" REIBRAC, São Paulo, F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

36 Reueração e reorço e viga e onreto armao 36 M E E h F yh I ( x) h x (.38) A inéria homogeneizaa a eção tranveral é eterminaa or: I x bw x 3 3 E E A ( x) E E A '( x ' ) E E h A h ( h x) (.39) Já a linha neutra no Etáio II é eterminaa or: [( A A ' ) E A x h E h ] [( A A ' ) E A E b h w E h ] E b [ E ( A A ' ) E w h A h h ] (.40) A artir eta equaçõe, oe-e alular a área neeária e aço ara o reorço etrutural..4. MODELO DE CÁLCULO PARA REFORÇO À FLEXÃO COM COMPÓSITO DE FIBRA DE CARBONO (CFC) O moelo e álulo ara reorço à lexão om omóito e ibra e arbono (CFC) arte a mema remia utilizaa no imenionamento e etrutura e onreto armao. Coniera-e que o omóito e ibra e arbono (CFC) oui omortamento linear até a rutura e que a aerênia om o onreto or meio a reina é ereita. Ito é, a rutura nuna oorrerá na interae onreto-omóito. No entanto, não e realiza a veriiação a reitênia e olagem a reina uma vez que o omóito é ormao ela ibra e arbono envolvia na rória reina. Aim, a rorieae o omóito já ão einia ela rorieae a reina utilizaa. O etuo aqui areentao, evio à auênia e norma braileira ara regulamentação o uo o reorço om ibra e arbono, toma omo bae a reomenação o ACI 440 Para ailitar o etuo e o imenionamento, o métoo e álulo é iviio em trê etaa: Determinação o momento reitente a eça (Teoria o onreto armao); Determinação a eormação iniial a eção tranveral evia aena ao eu eo rório (Teoria o onreto armao); Cálulo o reorço neeário (Métoo iterativo or equilíbrio). F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

37 Reueração e reorço e viga e onreto armao Determinação o momento reitente a eça Para a eterminação o momento máximo reitio ela eça, utilizam-e a mema remia o imenionamento e etrutura e onreto armao. Dea maneira onegue-e analiar e a viga realmente reia ou não e um reorço. Ito é, ao o novo arregamento gere um momento maior que o momento máximo reitente ela eça, eta eve er reorçaa..4.. Determinação a eormação iniial a eção tranveral Pela teoria o onreto armao, oe-e eterminar a eormação iniial a eção tranveral a viga. De aoro om Mahao (00), o moelo e álulo eve onierar que a viga eteja no omínio 3. Figura 15: Determinação o etao iniial e eormação (MACHADO, 00) Deve er onieraa a eormação na ae one erá olao o omóito e ibra e arbono (CFC) enominao omo ε bi na igura aima (igura 16). Dea orma, oe-e einir a eormação máxima amiível no CFC or: ) ( (.41) b bi u Seno: ε - Deormação inal o omóito e ibra e arbono ε b - Deormação no omóito evia ao arregamento máximo F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

38 Reueração e reorço e viga e onreto armao 38 ε bi - Deormação iniial na ae a viga ε u - Deormação máxima (amiível) o omóito e ibra e arbono.4.3. Cálulo o reorço A viga eve er rojetaa ara que no etao limite último eteja no omínio 3. Portanto, a remia ara iniiar o álulo o reorço ão: eormação no aço (ε) igual a 1% e a eormação no onreto (ε) igual a 0,35%, ara onreto e até 50 MPa (ABNT,014). Pela emelhança e triângulo (Figura 16), obtém-e a oição a linha neutra: x x (.4) Determinaa a rimeira oição a linha neutra, eve-e avaliar e eta oição é a que eine o equilíbrio interno e eorço. Para io, alulam-e a orça interna atuante na eção tranveral: F 0,85..0,8. b w (.43) F '. A ' (.44) y F. y A (.45) Seno: F F F - Força reultante na eção e onreto omrimio; - Força reultante na armaura omrimia; - Força reultante na armaura traionaa. O eorço aliao ão alulao omo motrao na igura a eguir (igura 17): F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

39 Reueração e reorço e viga e onreto armao 39 Figura 16: Força atuante na eção tranveral reitente (MACHADO, 00) Por im, alula-e a orça atuante no omóito e ibra e arbono a artir o equilíbrio e momento interno e externo (M re) em oi onto, ito é, no eixo na armaura traionaa e no eixo na ireção a reultante a orça e omreão no onreto. Do equilíbrio e momento om relação à armaura traionaa tem-e: M M M i M M ' M M F ( 0,4 x) ' F ' ( '') (.46) (.47) (.48) M F 0 0 (.49) M F ' (.50) Seno: M i - Momento interno reitente a eção tranveral; M - Momento evio à orça reultante o onreto; M - Momento evio à armaura e omreão; M - Momento evio à armaura e tração; M - Momento evio ao omóito (CFC). No equilíbrio, tem-e: F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

40 Reueração e reorço e viga e onreto armao 40 M i M re (.51) Dea orma, onegue-e eterminar a orça que atua na ibra e arbono. Cao a eça eteja em equilíbrio, o momento em qualquer onto a eção erá igual. Portanto, ara garantir que a eça eteja em equilíbrio, eve-e alular o momento em outro onto. Aim, o momento interno om relação ao eixo a reultante e omreão no onreto vale: M M i M F M ' M 0 0 M M ' F ' (0,4 x '') (.5) (.53) (.54) M F ( 0,4 x) 0 (.55) M F ( h 0,4 x) (.56) No equilíbrio, tem-e: M i M re (.57) Dea orma, etermina-e nova orça que atua na ibra e arbono. Cao a ua orça alulaa ejam ierente, eve er eita uma análie om relação à oição a linha neutra e moo a aumentar ou iminuir a orça e omreão no onreto. A artir a alteração a oição a linha neutra, o álulo evem er reeito até que o oi valore e orça atuante na ibra e arbono ejam róximo, entro e uma tolerânia eeiiaa. Por im, a área neeária ara o omóito é avaliaa or: A F (.58) O itema omóito e ibra e arbono não tem um atamar e eoamento omo o aço, ito é, ua reitênia aumenta om o aumento a eormação (omortamento elátio-linear) até a rutura. Por io, ara eterminar a tenão reitente a ibra e arbono ( ) eve-e obervar o gráio tenão veru eormação ou o móulo e elatiiae (E ) orneio elo abriante e eolher o omóito que melhor reolve o roblema e reorço (qualiae e uto). Portanto, a tenão no omóito CFC é eterminao or. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

41 Reueração e reorço e viga e onreto armao 41 E b (.59) Deta maneira, oe-e eterminar a área e reorço a er utilizaa omo einia na Eq.(.58) Veriiação a utiliae A aição o reorço à etrutura oe auar uma reução a utiliae a eção tranveral. No entanto, é eejável que a eça aina tenha um omortamento útil, o que garantiria uma grane eormação ante o olao. Para io, eve-e garantir um nível mínimo e eormação o aço no etao limite último. De aoro om o ACI 318 (ACI, 008), a eormação que e eeja ara o aço quano o onreto ou o omóito e ibra e arbono entra na rutura, é e, no mínimo, 0,5%. Para atener a ee ritério, o ACI318 etermina um ator e reução ara a reitênia o aço: 0, 0, 90 ara 005 0,0( ) y 0,70 ara 0, 005 0,005 y y 0, 70 ara y.4.5. Rutura or luênia e aiga Geralmente a ibra e arbono ão ouo uetívei à rutura or luênia. O reultao exerimentai iniam que exite uma relação linear entre a reitênia à rutura or luênia e o logaritmo o temo, em too o nívei e arregamento (MACHADO, 00). No entanto, ara evitar rutura or aiga e luênia, o ACI 440 (ACI, 1996) reomena que o nível e tenão no itema omóito CFC eja avaliao or: E ( ) h E,, bi (.60) E F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

42 Reueração e reorço e viga e onreto armao 4 O ACI 440 reomena que a tenão no itema omóito CFC, ara evitar a ruína or luênia, eja limitaa em: F 0,55, (.61) u.4.6. Comrimento e anoragem or aerênia Para eterminar o omrimento e anoragem o itema CFC, arte-e o reuoto que o eorço uortao elo omóito ão tranerio à eça e onreto armao or meio e um omrimento mínimo e aerênia. A itribuição a tenão ao longo o omrimento e anoragem é amitia em orma e triângulo, onorme motrao na igura eguinte (igura 18). Figura 17: Ditribuiçõe a tenõe e aerênia no itema CFC (MACHADO, 00) Conierano que a orça aborbia elo omóito eja itribuía ao longo o omrimento e anoragem or aerênia o CFC à eça a er reorçaa, tem-e: l n u t t (.6) Seno: t - Eeura o itema CFC or amaa. t - Reitênia o onreto a tração l - Comrimento e anoragem n - Quantiae e amaa F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

43 Reueração e reorço e viga e onreto armao 43 u - Reitênia última a tração o omóito Outro métoo ara a eterminação o omrimento e anoragem, rooto or Rotáy (Rotáy, au MACHADO, 00), reulta em: l 0, t, max 7 E t t, m (.63) 3 t, m 0,3 0, 7 k (.64) Seno: l t,max - Comrimento e anoragem neeário (mm). t - Eeura o omóito e ibra e arbono (mm) E - Móulo e elatiiae à tração o omóito e ibra e arbono (MPa) t,m - Reitênia méia à tração o onreto (MPa).5. MODELO DE CÁLCULO PARA REFORÇO AO CISALHAMENTO COM COMPÓSITO DE FIBRA DE CARBONO (CFC) O moelo é baeao no envolvimento a eção e onreto or ibra e arbono a im e garantir um reorço ao moelo e analogia e treliça rooto or Morh, e maneira imilar ao etribo e aço. Exitem trê tio e reorço ao ialhamento, onorme motrao na Figura 19 (MACHADO, 00). A oção a) é a orma mai eiiente ara o reorço, enquanto a oção ) é a meno eiiente. A eolha o tio e reorço é eita e aoro om a oibiliae ontrutiva. 3 Rotáy F. Figura S. Exert 18: Coniguraçõe Oinion 98/03 oívei ara o reorço ao ialhamento (MACHADO, 00) F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

44 Reueração e reorço e viga e onreto armao 44 O álulo tem iníio om a eterminação o valor extra e reitênia ao eorço ortante que o itema CFC irá orneer: A ( en o ) V 0, 33 b w (.65) One, A - Área a eção tranveral o itema CFC A = n t w (.66) Seno, n - Número e amaa o itema CFC t - Eeura e uma amaa e CFC w - Largura a lâmina e CFC - Tenão limite e rutura o itema CFC. β - Ângulo, em grau, a inlinação o CFC relativamente ao eixo longituinal a eça. - Prouniae o itema CFC ara reorço ao ialhamento. - Eaçamento entre a lâmina e CFC. Maniulano a equação (.65) e amitino o itema CFC olao na vertial (β=90 ), hegae em: A V 0, 33 bw (.67) V n t w (.68) V n t w (.69) Por im, tem-e que w / é uma variável e rojeto que e: F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

45 Reueração e reorço e viga e onreto armao 45 w 1 (Figura 0);, oe e uar lâmina e arbono om um evio eaçamento entre a tira w 1, eve e uar lâmina e arbono em too o omrimento a eça reorçaa; w 1, eve e uar mai e uma amaa e lâmina e arbono; Figura 19: Largura e eaçamento o CFC olao em uma viga (MACHADO, 00) A Como V 0, 33 b w tem-e que: V V 0, 664 b w (.70) A tenão atuante no itema CFC eve er limitaa em: R u (.71) Seno R um ator e reução ao or Mahao (00): K1K L R e u 0,005 u (.7) F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

46 Reueração e reorço e viga e onreto armao 46 3 K 1 7 ator e multiliação o omrimento eetivo e aerênia etabeleio em unção a reitênia o onreto. e K ator e multiliação o omrimento eetivo e aerênia etabeleio em unção a oniguração aotaa ara o reorço e ialhamento. e omrimento eetivamente aerio o itema CFC utilizao. No ao o reorço omo motrao na oniguraçõe (a) ou (b) a Figura XX, ua e e Le. No ao a oniguração (), ua-e L, eno e e o omrimento o itema CFC, tiiamente igual a ( h ), onorme Figura 1. Figura 0: Comrimento (MACHADO, 00) O omrimento eetivo e aerênia o itema CFC vale: L e 1 L0 n (.73) Seno n o número e amaa o itema CFC. O Comrimento eetivo e olagem e uma lâmina e ibra e arbono vale: F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

47 Reueração e reorço e viga e onreto armao 47 L t 0, 58 E (.74) Seno: t - a eeura, em olegaa (in). E - o móulo e elatiiae, em libra or olegaa (i). Finalmente, a eormação última a ibra e arbono ( u ) oe er amitia igual a 0,017. Porém, quano e tratar e uma eção totalmente envolvia or ibra e arbono (ao (a) a Figura 19), a equação.7 oe er reumia ara: 0,005 R u (.75) Ee métoo e álulo também oe er uao ara o ao e olagem e haa e aço, orém eve er neeário aataçõe quanto ao ator e reução. O ACI Committe 440 (ACI, 008) reomena omo eormaçõe máxima a ibra e arbono ( e ) o valor e 0,004 ara o ao a eção (a) a Figura 19, e ara o ao (b) e () o valor e R.ξ u 0,004, one ξ u é a eormação e rutura a ibra. F.V. Aorno, F.O. Dia, J.C.O. Silveira

48 3. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO 3.1. REFORÇO À FLEXÃO COM CHAPA METÁLICA COLADA Nete item erá exemliiaa a aliação o moelo e álulo anteriormente areentao ara reorço à lexão e viga om haa e aço olaa. Para io, roõeme um exemlo e uma viga bi aoiaa om a inormaçõe motraa no Quaro 3.1: Quaro 3.1: Dao o exemlo e aliação. Prorieae o onreto k = 6 MPa = 13,3 MPa E = 3000 MPa Prorieae a armaura longituinal y= 500 MPa σ r = 310,6 MPa E = MPa Prorieae o reorço F y = 50 MPa σ,re= 50 MPa E = MPa Prorieae a reina a = 3mm Ga (Ziraba)= 10, MPa Ea (Sika 330) = 3800 MPa Ea (Ziraba)=78,6 MPa Call (Ziraba) =,68 MPa Call (Sika 330) = 4 MPa Prorieae geométria a viga ρ= 0,67% ρ'= 0 '/= 0,11 h/= 0,1 b = 5m h = 50m = 45m h= 0,504 Vão = 6m Dao o arregamento M o/m R= 0,6 M re/m R= 1,45 M R= 96kNm