A aplicação do PRF na Engenharia Civil ainda é muito limitada devido principalmente ao seu custo elevado. Contudo Seible e Karbhari (1996) destacam uma mudança nesse quadro, principalmente devido aos seguintes fatores:
Os avanços nos processos de fabricação dos PRF por pultrusão;
A demanda reduzida de materiais compostos reforçados com fibras de carbono ou aramida na indústria militar; a expansão do uso de fibras no mercado altamente competitivo da indústria de artigos esportivos e as perspectivas de utilização no setor civil;
Projetos de sistemas estruturais constituídos destes novos materiais juntamente com materiais estruturais convencionais. Além disso, a utilização do PRF nos sistemas estruturais de pontes e passarelas tem recebido uma maior atenção nestes últimos anos
em função das suas vantagens quando comparadas com o concreto armado e protendido (BAKIS et al., 2002).
Santos Neto (2006) relata que a América do Norte tem investido pesado na recuperação e reforço de pontes rodoviárias. A literatura indica em geral as seguintes deficiências como agentes da degradação dessas estruturas:
desgaste natural ou acelerado em ambientes agressivos;
aumento da carga de tráfego;
detalhamentos inadequados na fase de projeto;
manutenção inadequada ou inexistente;
deterioração dos tabuleiros devido ao sal empregado nos ciclos de gelo/degelo;
abrasão causada pela água corrente nas infra-estruturas de pontes em leitos de rios;
corrosão de elementos estruturais metálicos;
corrosão de armaduras no concreto estrutural;
problemas de resposta dinâmica sob cargas de ventos fortes; e
envelhecimento dos materiais.
Segundo Bakis et al. (2002), a substituição dos tabuleiros de pontes nos projetos de recuperação e reforço, apresenta-se como a oportunidade para a redução do peso próprio das estruturas possibilitando, desta maneira, o aumento da carga acidental da construção. Os tabuleiros construídos em PRF mostram-se como uma alternativa ideal para este problema, apresentando as seguintes vantagens:
baixo peso próprio (menos de 1/3 do peso de um tabuleiro de concreto);
resistência à corrosão;
bom desempenho à fadiga;
rapidez de montagem, reduzindo os custos de construção e interrupção do tráfego.
No mercado americano, o grande impulso no emprego dos compostos avançados se deu nos últimos anos com o emprego do PRF na substituição de tabuleiros, como o ocorrido na Chemung Country Bridge, localizada em Nova York, como relata Mosallam (2002), Figura 2.1. Essa ponte treliçada em aço foi construída em 1940 e possui 42,7 m de comprimento e 7,32 m de largura e sua média diária de tráfego é de 3.250 veículos, no qual 7% são caminhões.
(a) (b)
Figura 2.1 - Fabricação (a) e instalação do tabuleiro da ponte Chemung Country Bridge.
Fonte: Mosallam (2002)
A maioria das passarelas em PRF foi construída nos EUA, inicialmente em áreas de difícil acesso ou ambientalmente restritas onde não era necessário o emprego de equipamentos pesados, algumas delas montadas em fábricas e depois levadas até o local de instalação (SANTOS NETO, 2006).
Segundo Tang apud Santos Neto (2006), a primeira ponte construída nos EUA totalmente em perfis pultrudados data de 1996 em Russel, Kansas. Os elementos estruturais dessa ponte foram fabricados por laminação, em construção sanduíche com enchimento celular e fixados com resina epóxi.
O interesse dos Estados Unidos no incentivo a projetos de passarelas em materiais compostos pode ser visto na Antioch Composite Pedestrian Bridge, Figura 2.2, localizada em um campo de golfe na cidade de Antioch, Illinois. Possui 11,43 m de comprimento e 2,54 m de largura e foi construída com perfis pultrudados em fibras de vidro e resina viniléster. As vigas principais foram projetadas em seção I a partir da composição de perfis C. Essa passarela possui monitoramento contínuo para verificação do comportamento ao longo do tempo do PRF exposto a condições ambientais naturais (JOHANSEN apud SANTOS NETO, 2006).
Em Ohio foi instalada em maio de 1997 a Lauren Lick Bridge totalmente projetada em PRF (vigas longarinas, estacas e pilares), Figura 2.3. A ponte possui seção transversal otimizada levando a uma alta relação resistência/peso e com o direcionamento da orientação das fibras conseguiu-se alcançar um vão com seis vezes mais capacidade de carga,
em comparação com uma ponte de concreto, com 20% do seu peso (OWENS CORNING apud SANTOS NETO, 2006).
Figura 2.2 - Passarela Antioch Composite Pedestrian Bridge.
Fonte: Johansen apud Santos Neto (2006).
Figura 2.3 - Instalação da ponte Lauren Lick Bridge.
Fonte: Owens Corning apud Santos Neto (2006).
Na Europa os principais exemplos de passarelas construídas em PRFV são a Aberfeldy Footbridge, Figura 2.4, construída na Escócia, uma passarela sobre via férrea construída na Dinamarca, Figura 2.5 e a passarela Schwerin, Figura 2.6, construída na Alemanha, todas projetadas em cabos estaiados e perfis pultrudados.
A Aberfeldy Footbridge, construída em 1992 na cidade de Aberfeldy – Escócia, é considerada a maior passarela construída com perfis pultrudados, possuindo 2 m de largura e 114 m de comprimento, com um vão livre principal de 63 m (BAKIS et al., 2002).
Figura 2.4 - Passarela Aberfeldy Footbridge, Escócia.
Fonte: www.pwpeics.se/scotland.htm
A passarela construída na Dinamarca, na cidade de Kolding, mede 40 m de comprimento e 3 m de largura e foi projetada para suportar cargas de até 5 kN/m2, permitindo a passagem de motocicletas e veículos removedores de neve.
Na Alemanha em 2003, na rodovia federal B106 próxima a cidade de Schwerin, foi construída a passarela Schwerin com 45 m de comprimento e 3 m de largura.
Além dos fatores listados anteriormente, o que também vem impulsionando o emprego do PRF são os novos conceitos e sistemas estruturais que combinam as características favoráveis dos materiais compostos com as características de resistência a compressão do concreto.
Figura 2.5 - Passarela com cabos estaiados sobre via férrea, Dinamarca.
Fonte: www.pwpeics.se/denmark.htm
Figura 2.6 - Passarela Schwerin, Alemanha.
Fonte: Creative Pultrusions apud Santos Neto (2006).
Um destes novos conceitos trata da construção de novos sistemas estruturais para pontes e passarelas que funcionam ao mesmo tempo como fôrmas permanentes e armadura para elementos de concreto, o que elimina não apenas a necessidade da armadura de aço interno como a remoção das fôrmas.
Utilizando este novo conceito, o professor Frieder Seible projetou uma passarela/ciclovia em estrutura mista PRFV/concreto, Figura 2.7. Construída no campus da Universidade da Califórnia, em San Diego (UCSD), utiliza cabos de estais em aço, tabuleiro misto em painéis de PRFV recoberto com uma capa de concreto com adição de fibras curtas
de polipropileno. As vigas longarinas e o pilar possuem seção tubular em fibra de carbono e preenchidos com concreto.
Figura 2.7 - Passarela construída na Universidade da Califórnia.
Foto: Frieder Seible.