INTRODUÇÃO
Várias são as técnicas de reforço de elementos estruturais de concreto, cuja escolha deve depender das causas e extensão dos danos, da disponibilidade dos materiais de reforço e de estudo de viabilidade técnico-econômica.
Diferentes tipos de reforço de elementos estruturais, sobre os quais tem havido estudos analíticos e experimentais, vêm sendo desenvolvidos e aplicados. Entre estes elementos estão lajes, vigas e pilares de concreto, elementos estruturais de alvenaria, de madeira e de aço.
O aço, como material de reforço de elementos estruturais de concreto, foi amplamente utilizado a partir da década de sessenta em forma de chapas e tubos de diferentes espessuras e configurações em obras residenciais, comerciais e industriais, e de arte.
Devido à sua grande desvantagem relacionada com a corrosão, que afeta sua resistência, durabilidade e aderência com o concreto, além do seu alto custo de manutenção, elevado peso, relativa dificuldade de manuseio e necessidade de colocação de sistemas de emendas e fixação nas suas juntas por limitações de tamanhos, o aço passou a ser menos usado na década de noventa.
Com o avanço da ciência dos materiais, impulsionado pela demanda de materiais mais leves, duráveis e resistentes, surgiram os materiais compósitos de resina e fibras, de diferentes matrizes e tipos, que começaram a ser usados nas indústrias aeronáutica, aeroespacial, militar, naval, automobilística e de materiais esportivos.
A partir da década de noventa, a indústria da construção passou a empregá-los em seus serviços de reforço por também serem versáteis e de fácil colocação nos
elementos a serem reforçados, além de terem elevadas resistências à corrosão, à fadiga e química e bom desempenho quanto à fluência e à relaxação.
Dentre esses serviços, destacam-se reforços de lajes (de pontes, de piso de estacionamento), vigas (de pontes e de edificações em geral) e pilares (de pontes, de edifícios e de ancoradouros) de concreto, paredes de alvenaria e de concreto, muros de arrimo, túneis, silos, tanques e chaminés, e em diversas estruturas sujeitas a abalos sísmicos.
Estruturas de concreto, caso sejam adequadamente projetadas e construídas e recebam manutenção ao longo do tempo, devem apresentar longa vida útil. Porém, os problemas de deterioração dos materiais, em especial a corrosão das armaduras de aço, de erros de origem humana relacionados ao projeto, à construção e à seleção dos materiais, e de acidentes naturais ou humanos, bem como a mudança de cargas, levam à necessidade de reforço destas estruturas.
Estudos existentes sobre o reforço de vigas de concreto por meio de materiais compósitos de resina e fibras têm comprovado sua eficiência, expressa pelo aumento da capacidade resistente e da rigidez e pelo controle de fissuração destas, desde que sejam adequados o dimensionamento, o detalhamento e a colagem do reforço. No caso do confinamento externo de pilares, o aumento de suas resistência à compressão e ductilidade foi verificado.
Entretanto, há alguns aspectos do dimensionamento e comportamento desses elementos reforçados com materiais compósitos de resina e fibras que precisam ser mais bem esclarecidos e este estudo visa contribuir para que isto venha a ocorrer. A deformação última do material de reforço em vigas e as curvas tensão – deformação longitudinal do concreto confinado de pilares de diferentes seções transversais são alguns deles.
Este trabalho, estruturado em oito capítulos, enfoca os comportamento e dimensionamento de vigas e pilares de concreto reforçados com materiais compósitos de resina e fibras.
Apresenta-se, no segundo capítulo, uma sucinta revisão bibliográfica sobre os principais tipos de materiais compósitos de resina e fibras, assim como as resinas e fibras que os compõem, além dos diferentes sistemas e tipos de técnicas de reforço e de alguns exemplos sobre sua aplicação.
O terceiro capítulo resume o estado da arte sobre o comportamento de vigas de concreto armado reforçadas com materiais compósitos de resina e fibras, englobando parâmetros influentes e modos de ruptura, estudos existentes sobre reforço à flexão e/ou cortante e critérios de dimensionamento à flexão e ao cortante destas vigas.
No quarto capítulo tem-se o estado da arte sobre o comportamento de pilares sem ou com armadura interna reforçados externamente com materiais compósitos de resina e fibras, incluindo-se curvas tensão – deformação, deformação volumétrica, modos de ruptura e parâmetros influentes, estudos existentes, e curvas tensão – deformação, resistência e deformação última propostas para o concreto confinado destes pilares submetidos à compressão centrada.
O programa experimental desenvolvido é detalhado no quinto capítulo, apresentando-se descrição e execução, instrumentação externa, procedimentos e resultados dos ensaios de vigotas e pilaretes de concreto reforçados externamente com compósitos de resina e folhas unidirecionais de fibras de carbono.
A análise dos resultados de vigotas e pilaretes de concreto ensaiados neste estudo e em outros relatados na literatura é realizada no sexto capítulo.
No capítulo sete são propostos critérios para avaliação de flechas, abertura de fissuras de flexão e resistência de vigas, e de resistência e deformação última de pilares submetidos à compressão centrada reforçados com materiais compósitos de resina e fibras. São também indicadas expressões para curva tensão – deformação longitudinal do concreto confinado de pilares com diferentes seções transversais. Estas proposições, bem como a relativas ao dimensionamento do reforço, tiveram por base os resultados dos ensaios do programa experimental e os encontrados na literatura.
O oitavo capítulo apresenta as principais conclusões deste trabalho e sugestões para futuros estudos sobre o assunto nele tratado.
Complementando, nos anexos A e B, constam tabelas dos resultados dos ensaios de vigotas e pilaretes realizados neste trabalho.