desperdício de recursos naturais e econômicos, na medida em que a reabilitação é uma alternativa viável [Hollaway & Leeming, 1999].
quando um reforço é empregado, as possíveis alterações no comportamento estrutural do elemento devem ser cuidadosamente consideradas. Um reforço à flexão, por exemplo, pode conduzir à ruptura por cisalhamento ao invés de permitir que seja alcançada a capacidade portante desejada [Sharif, 1994; Beber, 1999b; Carolin, 2001].
1.3.1 Aumento de seção transversal
Esta metodologia de reforço estrutural é tão antiga quanto a própria indústria da construção. O aumento de seção transversal consiste na colocação de uma camada adicional de concreto armado em um elemento estrutural existente. Pilares, vigas, lajes, tabuleiros de pontes e vigas-parede podem ter suas seções resistentes aumentadas para elevar sua capacidade de carga, rigidez, ductilidade, etc. A nova camada deve ser aplicada à superfície de concreto existente com o objetivo de produzir um elemento monolítico. Argamassas também são empregadas nestas aplicações. Recentemente, este método desenvolveu-se sobremaneira através da utilização de concreto e argamassa projetada.
No entanto, o alto risco de corrosão das armaduras, em virtude de cobrimentos reduzidos, e a conseqüente deterioração do concreto do reforço e o aumento da carga permanente sobre a estrutura caracterizam-se como as principais desvantagens deste método [Emmons et al, 1998; Pinto, 2000]. Estes problemas estão, também, associados com a relativa incompatibilidade entre o concreto novo e o existente. O concreto existente, na maioria dos casos, não é mais afetado por alterações em seu volume devido à retração. Por outro lado, o surgimento de tensões de tração, podem ocasionar fissuração e destacamento se o concreto novo for impedido de deformar-se.
1.3.2 Protensão externa
Apesar de se constituir em uma técnica construtiva amplamente utilizada desde a década de 50, após permanecer latente por algum tempo, foi redescoberta como uma excelente alternativa no reforço de estruturas de concreto armado. A protensão externa vem desenvolvendo-se rapidamente no reforço de estruturas de concreto, principalmente, nos EUA, Japão e Suíça. A aplicação da protensão externa contribui para a redução das
deformações na estrutura existente, bem como aumentar a capacidade portante destes elementos. Dentre as principais vantagens deste método de reforço, pode-se destacar: (i) a relativa simplicidade do método construtivo; (ii) a ausência de problemas com o cobrimento dos cabos; (iii) a possibilidade de inspeção e eventual reposição dos cabos durante a vida útil.
Por estar localizado no exterior dos elementos estruturais, apresentam-se como desvantagens desta técnica, a sua vulnerabilidade à ação do fogo, da corrosão eletroquímica e atos de vandalismo. A proteção de um sistema de protensão externa contra um ambiente agressivo ou a ação do fogo pode ser alcançada através do encapsulamento dos cabos com concreto convencional ou projetado.
1.3.3 Chapa de aço colada com resina epóxi
No presente, a aplicação de reforços externos, através de chapas de aço coladas em elementos de concreto, é considerada como uma das melhores técnicas de reforço ou reparo de elementos de concreto deteriorados. Desde meados dos anos 60, o reforço externo com chapas de aço coladas em vigas de concreto armado tem sido utilizado na África do Sul, Japão e em vários países da Europa. Este método é utilizado para reparar ou reforçar elementos de concreto com capacidade resistente insuficiente devido a danos estruturais, mudanças de utilização, e, muito freqüentemente, por corrosão das armaduras. O princípio desta técnica é bastante simples: chapas ou outros elementos de aço são colados na superfície de elementos de concreto através de adesivos epóxi [Saadatmanesh & Ehsani, 1990].
A grande aceitação desta técnica pode ser atribuída ao desenvolvimento de adesivos com base epóxi de alta qualidade, aliado ao fato de ser uma técnica simples, econômica, eficiente e de aplicação relativamente fácil, permitindo reforçar o elemento sem que haja um aumento significativo em suas dimensões.
O primeiro caso notificado da utilização desta técnica, aconteceu em Durban, na África do Sul (década de 60). As vigas de um complexo residencial foram reforçadas com chapas coladas porque a armadura existente, devido a falhas durante a execução, era menor do que a projetada. Na antiga União Soviética, em 1974, um arco de uma ponte de concreto armado com 60 anos de idade foi reforçado com chapas de aço coladas. Cerca de 25% das
armaduras da ponte original estavam corroídas por conta de deficiências no sistema de drenagem de águas pluviais. Na Polônia, onde muitas pontes de concreto armado e protendido foram reforçadas, verificou-se que este é um dos métodos mais econômicos e práticos de reforço de pontes. Diversas pontes de uma rodovia elevada no Japão, também foram reforçadas com chapas coladas com resina epóxi, mostrando a eficiência da técnica [Beber, 1999a].
Comprovou-se, através de diversos ensaios, que as chapas de aço coladas nas faces tracionadas de vigas de concreto armado conduzem a aumentos significativos na resistência à flexão, em conjunto com incrementos na rigidez à flexão evidenciada por menores deformações e fissuras [Swamy et al, 1987; Campagnolo et al, 1997]. As chapas de aço atuam como um suplemento a armadura existente no interior do elemento de concreto, e são consideradas como uma armadura secundária, aplicada para reduzir as tensões na armadura existente em níveis aceitáveis.
Entretanto, alguns estudos demonstraram que se deveria dispensar atenção especial aos reforços com chapa colada. Um vasto programa experimental conduzido pelo Transport and Road Research Laboratory investigou, através de uma série de ensaios de durabilidade, o comportamento de longo prazo de estruturas reforçadas através desta técnica [Calder, 1979, 1988, Calder & Lloyd, 1982]. Os resultados demonstraram que após longos períodos de exposição, a corrosão nas chapas de aço é evidente, em especial na interface adesivo/chapa.
Esta corrosão, ocorrendo ao longo da interface do adesivo, compromete perigosamente a aderência entre os elementos, além de ser muito difícil de ser diagnosticada em inspeções de rotina.
Embora sejam altamente suscetíveis à corrosão, este processo emprega chapas de aço com baixo teor de carbono. Imediatamente após a sua instalação, o reforço deve ser protegido, criando tarefas adicionais de manutenção, além do comprometimento da durabilidade em função do grande potencial para a manifestação da corrosão na interface chapa/adesivo [Emmons et al, 1998a]. Além disso, outro problema que envolve a técnica de chapa colada está relacionado ao manuseio de elementos que possuem grandes dimensões, devido ao elevado peso próprio do aço. Apresenta-se, ainda, como dificuldade, a fabricação de chapas para o reforço de elementos com formas complexas. Este método demanda,
também, um sistema de escoramento para suportar o peso destes elementos durante as operações de fixação das chapas [Spadea et al, 1997].
Embora não sejam tão freqüentes, em função das dificuldades inerentes de cada metodologia de reforço, a aplicação de estribos externos pré-tracionados (variação da protensão externa), a adição de vergalhões ou perfis metálicos colados com resina epóxi e a incorporação de novos elementos estruturais, se constituem, também, em alternativas viáveis para o reforço de estruturas de concreto armado [Emmons et al, 1998; Pinto, 2000].
O emprego de materiais convencionais, como aço e concreto, na reabilitação de estruturas, apresenta inúmeras vantagens, principalmente por causa da tradição destes materiais na construção civil e em função de apresentarem um custo relativamente baixo.
Contudo, embora estes materiais e tecnologias sejam adequados em muitas situações, a falta de longevidade em alguns casos, e a rápida deterioração em outros, conduzem à necessidade de um melhoramento em suas propriedades e o desenvolvimento de novas tecnologias [Karbhari & Zhao, 2000]. Em alguns casos, ainda, restrições de projeto podem impedir a aplicação de determinadas alternativas de reabilitação, tanto do ponto de vista estrutural quanto de funcionalidade.