Reforço estrutural com fibra de carbono: eficiência à flexão em concretos de diferentes resistências

Abstract

O panorama econômico brasileiro e a grande quantidade de imóveis obsoletos, existentes principalmente nos grandes centros urbanos, dão ênfase à necessidade de pesquisas na área de recuperação e reforço estrutural. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta uma pesquisa quantitativa sobre o reforço estrutural externo à flexão, ou seja, na face tracionada desses elementos, utilizando mantas unidirecionais de polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC), em concretos de dois diferentes traços/resistências, 20 MPa e 35 Mpa, com o objetivo de avaliar o ganho de resistência e a eficiência do reforço. Para cada traço/resistência foram moldados 6 corpos de prova prismáticos, sendo 3 de referência, sem reforço, e 3 reforçados. Os CPs têm dimensões de 10x20x110cm e são armados com 4 barras longitudinais de 8mm e estribos de 5mm a cada 15cm, representando um modelo reduzido de vigas normalmente utilizadas em edificações de concreto armado. Os CPs foram moldados em usina concreteira para maior controle de qualidade do concreto e do processo de cura. Após a cura, foram aplicadas as mantas de PRFC externamente às peças reforçadas, utilizando-se resina epóxi apropriada. Finalizada a cura da resina epóxi, foram realizados os ensaios de flexão de 3 pontos em todos os CPs, com a respectiva aquisição de dados referentes aos deslocamentos, esforços e tensões, para cada CP. Os dados obtidos foram utilizados para elaborar curvas de Esforço x Deformação e para uma análise de fatores como a flecha, o ganho de resistência observado e a eficiência do reforço com PRFC para cada traço/resistência. Observouse ganho de resistência, significativa diminuição das flechas e ausência total de fissuração para todos os CPs reforçados do programa experimental da atual pesquisa, o que demonstra a importante atuação das fibras de carbono no combate aos esforços de flexão.

The Brazilian economic scenario and the large amount of obsolete properties, mainly in large urban centers, emphasize the need for research in the area of recovery and structural reinforcement. In this context, the present work presents a quantitative research on the external structural reinforcement to bending, that being the bottom face of the beams, using unidirectional layers of carbon fiber reinforced polymers (CFRP), in concretes of two different traits/strengths, 20 MPa and 35 MPa, aiming to evaluate the strength gain and the efficiency of the reinforcement. For each trait/strength, 6 prismatic specimens were molded, 3 of which were reference, without reinforcement, and 3 reinforced. The specimens dimensions are 10x20x110cm and they are reinforced with 4 longitudinal bars of 8mm and stirrups of 5mm every 15cm, representing a reduced model of beams normally used in reinforced concrete buildings. Specimens were molded in a concrete plant for greater quality and curing process control. After curing, CFRP blankets were applied externally to the reinforced specimens, using appropriate epoxy resin. Once the epoxy resin had cured, 3-point bending tests were carried out on all specimens, with the respective acquisition of data referring to displacements, forces and tensions, for each specimen. Obtained data were used to create Stress x Strain curves, in addition to discussing factors such as displacement, observed strength gain and CFRP reinforcement efficiency for each trait/strength. Strength gain, significant decrease in displacement and total absence of cracking were observed on all reinforced specimens in the experimental program of the current research, which demonstrates the important role of carbon fibers in combating bending/tension stress.