VIGAS DE CONCRETO ARMADO SUBMETIDAS À FLEXÃO REFORÇADAS COM COMPOSITOS DE FIBRAS DE CARBONO

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1 VIGAS DE CONCRETO ARMADO SUBMETIDAS À FLEXÃO REFORÇADAS COM COMPOSITOS DE FIBRAS DE CARBONO ARMED CONCRETE BEAMS SUBMITTED TO FLEXION ENHANCED WITH CARBON FIBER COMPOSITES VIGAS DE CONCRETO ARMADO SUBMETIDAS A LA FLEXIÓN REFORZADAS CON COMPOSITOS DE FIBRAS DE CARBONO Josué Dutra De Barros 1, Lucas Henrique Da Silva Paiva 2, Rúbya Fernandes Lima Costa Alves 3 1) Graduando em Engenharia Civil - Faculdade do Futuro, josuedut201@hotmail.com 2) Graduando em Engenharia Civil - Faculdade do Futuro, lucas_paiva1994@hotmail.com 3) Graduando em Engenharia Civil - Faculdade do Futuro, rubya_fernandes@hotmail.com CONTATO: Rua Duarte Peixoto, 259, Coqueiro, Manhuaçu-MG, CEP: , josuedut201@hotmail.com REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ. V.7 N 4 OUT/DEZ

2 VIGAS DE CONCRETO ARMADO SUBMETIDAS À FLEXÃO REFORÇADAS COM COMPOSITOS DE FIBRAS DE CARBONO ARMED CONCRETE BEAMS SUBMITTED TO FLEXION ENHANCED WITH CARBON FIBER COMPOSITES VIGAS DE CONCRETO ARMADO SUBMETIDAS A LA FLEXIÓN REFORZADAS CON COMPOSITOS DE FIBRAS DE CARBONO Resumo Objetivo:Pretende-se analisar, conhecer e melhorar os conhecimentos sobre uma alternativa viável para o reforço de vigas de concreto armado submetidas à flexão.método:o presente artigo trata-se de uma pesquisa bibliográfica. Resultados:A necessidade de reforço da estrutura ocorre quando se tem um aumento de esforços solicitantes na hipótese de uma mudança na utilização da estrutura com a consequente aplicação de esforços não previstos no projeto inicial.conclusão:esse reforço pode ser feito com um compósito com fibras de carbonodescritores:reforço, compósito de fibra de carbono, CFC, fibra de carbono, construção civil, Vigas, concreto armado, flexão, inovador. Abstract Objective:To analyze, know and improve the knowledge about a viable alternative for the reinforcement of reinforced concrete beams subjected to bending. Method:This article is a bibliographical research. ResultsThe need to reinforce the structure occurs when there is an increase of requesting efforts in the hypothesis of a change in the use of the structure with the consequent application of efforts not foreseen in the initial project. Conclusion:This reinforcement can be done with a composite with carbon fibers. Descriptors:Reinforcement, carbon fiber composite, CFC, carbon fiber, civil construction, Beams, reinforced concrete, bending, innovative. Resumen Objetivo:Se pretende analizar, conocer y mejorar los conocimientos sobre una alternativa viable para el refuerzo de vigas de hormigón armado sometidas a la flexión.método:el presente artículo se trata de una investigación bibliográfica.resultados:la necesidad de refuerzo de la estructura ocurre cuando se tiene un aumento de esfuerzos solicitantes en la hipótesis de un cambio en la utilización de la estructura con la consiguiente aplicación de esfuerzos no previstos en el proyecto inicial.conclusión:este refuerzo se puede hacer con un compuesto con fibras de carbono Descritores:Refuerzo, compuesto de fibra de carbono, CFC, fibra de carbono, construcción civil, vigas, hormigón armado, flexión, innovador. REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ. V.7 N 4 OUT/DEZ

3 1 INTRODUÇÃO Devido à grande demanda na construção civil, hoje em dia está cada vez mais comum se deparar com métodos inovadores e eficazes no âmbito da construção, que são capazes não apenas de incrementar os métodos executivos já existentes, mas também resolver patologias que pareciam impossíveis ou muito complexas de se resolver, de modo fácil e prático, no qual todo profissional da área da construção deve se aderir e estudar para quando se deparar com alguma adversidade na obra ter soluções práticas e eficientes. E em alguns casos de necessidade na obra é necessário realizar um reforço estrutural em uma viga sujeita a flexão para atender aos esforços solicitantes, devido a diversos fatores, tais como problema de construção, problema na execução, falha no dimensionamento da estrutura, alteração de uso da edificação, ataque de agentes químicos e físicos, ou até mesmo a deterioração do material devido a sua validade já estar se expirando. Com isso, o reforço utilizando o compósito de fibra de carbono entra como material inovador, que atende de modo eficiente e de simples execução, mas com um custo mais alto. O material em questão nada mais é que compósitos compostos com fibras de carbono, sendo que a fibra atribui à característica de reforço estrutural e o compósito feito de material matriz polimérica é responsável por manter as fibras de carbono coesas. Com a aplicação desse reforço, a estrutura alcançará os benefícios da sua utilização, pois as fibras de carbono têm características estruturais muito interessantes, como resistência a tração e compressão elevadíssimas, ótimo comportamento à fadiga e a carregamentos cíclicos, boa resistência a ataques químicos de diversas naturezas, são estáveis termicamente e geologicamente. São muito leves, podendo ter seu peso próprio desprezado nos cálculos e verificações, e uma característica importante em se tratando de estruturas de concreto armado é que as fibras de carbono não são afetadas pela corrosão por serem materiais inertes. Como estudado por SOUZA E RIPPER, (1998) com o passar dos anos, tem-se preocupado cada vez mais com a estabilidade e segurança das edificações, podemos observar o desenvolvimento de materiais, técnicas e métodos consolidando cada vez mais a tecnologia das construções, o cálculo e o detalhamento das estruturas bem como as respectivas técnicas construtivas. Esses processos de alterações e aprimoramento proporcionaram, dentro de certos REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ. V.7 N 4 OUT/DEZ

4 limites, a construção de estruturas adaptadas às necessidades dos usuários, sejam elas habitacionais ou de infraestrutura. 2 MÉTODO Como definido por André Luiz da Silva, compósito é um material composto por duas ou mais fases, sendo essas de diferentes propriedades químicas e físicas. Ainda, representam uma classe de materiais compostos por uma fase contínua (matriz) e uma fase dispersa (reforço ou modificador), contínua ou não, cujas propriedades são obtidas a partir da combinação das propriedades dos constituintes individuais (regra da mistura). Os materiais compósitos podem resolver uma série de problemas no âmbito da reabilitação estrutural. A combinação de fibras e polímeros permite que o elemento de reforço seja confeccionado para atender uma solução particular, tanto em relação a sua geometria quanto ás suas propriedades mecânicas. (BEBER, 1999B) Dentre as principais virtudes dos compósitos, destacam-se as altas resistências, o baixo peso próprio, a grande durabilidade e a capacidade de assumir formas complexas. (NORRIS,1997). Segundo MACHADO (2010) os sistemas compostos estruturados com fibras de carbono (CFC) são construídos com dois elementos distintos e fundamentais, a matriz polimérica e o elemento estrutural em fibra de carbono. A matriz polimérica é o que possibilita a transferência das tensões de cisalhamento entre os dois elementos estruturais: concreto e fibra de carbono. As fibras de carbono, dispostas unidirecionalmente dentro das matrizes poliméricas, absorvem as tensões de tração decorrentes dos esforços solicitantes atuantes. Segundo BEBER (1999), a alta relação resistência/peso próprio e a excelente resistência à corrosão eletroquímica tornam os materiais compósito muito atraentes para aplicações estruturais. REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ. V.7 N 4 OUT/DEZ

5 3 RESULTADOS O reforço com compósitos de fibras de carbono apresentado neste trabalho é uma alternativa potencial em expansão no setor da construção civil. Para se obter o resultado almejado de se reforçar uma estrutura com vistas à mudança de sua utilização, é necessária mão de obra qualificada e cálculos precisos, pois se trata de um material novo no mercado e de alto custo. Pode-se observar a sua viabilidade, devido a facilidade, praticidade e rapidez em sua aplicação. Porém, a avaliação do custo desta modalidade de reforço demonstra que esse processo mais oneroso que os demais reforços devido ao tipo de material que é novo no mercado e está entrando agora no âmbito da construção. 4 DISCUSSÃO O presente artigo pretendeu analisar, conhecer e melhorar os conhecimentos sobre uma alternativa viável para o reforço de vigas de concreto armado submetidas à flexão. A necessidade de reforço da estrutura ocorre quando se tem um aumento de esforços solicitantes na hipótese de uma mudança na utilização da estrutura com a consequente aplicação de esforços não previstos no projeto inicial. Esse reforço pode ser feito com um compósito de fibras de carbono. Segundo MACHADO (2010): As fibras de carbono são filamentos sintéticos formados a partir da carbonização de materiais orgânicos como rayon, a poliacrilonitrila e o alcatrão. O processo de produção consiste na oxidação dessas fibras percursoras seguidas do processamento a elevadas temperaturas, que variam de 1000 a 1500 graus Celsius. Nesse processo térmico, as fibras resultantes apresentam os átomos de carbono perfeitamente alinhados ao longo da fibra, característica que confere extraordinária resistência mecânica ao produto final. 5 CONCLUSÃO REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ. V.7 N 4 OUT/DEZ

6 De fato, através de pesquisas comparativas no mercado demonstra que o reforço com fibra de carbono custa em média 40 a 50% a mais que as soluções convencionais de reforço, fazendo com que seu uso fique restrito a situações em que os outros sistemas não atendem ou não podem ser utilizados como, por exemplo, em situações de limitação de espaço ou locais que não podem ser interditados por grandes períodos de obras. 6 REFERÊNCIAS 1. ADORNO, Felipe Vieira, DIAS Frederico Oliveira, e SILVEIRA João Clímaco de Oliveira."RECUPERAÇÃO E REFORÇO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO." 2. BEBER, Andriei Jose. Comportamento estrutural de vigas de concreto armado reforçadas com compósitos de fibra de carbono FERRARI, V.; PADARATZ, I.; LORIGGIO, D. Reforço à flexão de vigas de concreto armado com manta de fibra de carbono: mecanismos de incremento de ancoragem. Acta Scientiarum Maringá, v. 24, n. 6, p , MACHADO, Ari de Paula. "Manual de reforço das estruturas de concreto armado com fibras de carbono." Belo Horizonte (2002). 5. VICENTE Moreira de Souza, &Ripper, Thomaz Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de Concreto Pini NBR 6118 Projeto de Estruturas de Concreto - Procedimento. Verçoza, Ênio José Patologia das Edificações Editora Sabra, 1991 REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ. V.7 N 4 OUT/DEZ