ESTUDO EXPERIMENTAL SOBRE O DESEMPENHO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO DANIFICADAS E REFORÇADAS COM FIBRA DE CARBONO

Descrição

O projeto de pesquisa está enquadrado na subárea (engenharia civil): estruturas de concreto. Trata-se de um tema que envolve aspectos relacionados aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) nº 9 (Indústria, Inovação e Infraestrutura) e nº 12 (Consumo e Produção Responsáveis). Os ODS’s são atendidos pela proposta da pesquisa que promove a compreensão sobre a necessidade e a eficiência da reabilitação de vigas de concreto armado através do reforço estrutural. A pesquisa, então, visa contribuir para o entendimento do comportamento do reparo/reforço em construções existentes de concreto armado quando submetidas a situações de incêndio e quando comprometidas pela corrosão da armadura. Esse tipo de intervenção evita a demolição da construção, reduzindo a geração de resíduos bem como evita o uso de novos recursos. Para além disso, a compreensão sobre os diferentes materiais e técnicas na aplicação do reforço fomenta o desenvolvimento tecnológico, contribuindo com a indústria e a infraestrutura nacionais. No âmbito da proposta em discussão e do objeto de estudo, o uso de materiais compósitos como a fibra de carbono ou CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymer) nas estruturas de concreto armado, cujo o uso é crescente na construção civil, tem a finalidade de, principalmente, reforçar e reabilitar elementos estruturais devido a uma diversidade de motivações, como mudança do uso e ocupação da edificação, correção de manifestações patológicas (ex.: corrosão da armadura) e de danos mecânicos e/ou térmicos na estrutura (ex.: incêndios). Quanto às vigas de concreto armado, a eficiência do sistema de reforço com fibra de carbono tem sido comprovada analítica, numérica e experimentalmente quanto ao aumento da capacidade de carga das vigas reforçadas. No entanto, apresenta limitações e produção reduzida quando os elementos analisados apresentam algum tipo de comprometimento das suas propriedades físicas/mecânicas antes da intervenção. Destaca-se que o sistema de reforço usando a fibra de carbono é amplamente estudado usando diferentes condições, a saber: técnicas de aplicação, solicitações (flexão ou cisalhamento), condições de carregamento e de exposição, entre outros. Porém, o que se observa são poucos trabalhos discutindo a aplicação do reforço em elementos que tenham sido submetidos a algum tipo de dano físico/mecânico/térmico (fissuração, corrosão, incêndio), antes do reforço. E para além disso, a condição de falha do elemento estrutural geralmente é condicionada nos estudos realizados, ou seja, se o objetivo foi estudar o comportamento à flexão do reforço, superdimensiona-se ao cisalhamento, e vice-versa. A análise de um protótipo sem nenhum dano, ou seja, íntegro, bem como na situação de condicionar a falha a um determinado tipo de esforço, não condizem com a situação real a qual os elementos estão submetidos. O comportamento e desempenho do reforço em elementos com algum nível de comprometimento certamente têm uma eficácia menor e precisa ter o seu desempenho quantificado e compreendido. Não analisar os elementos danificados contradizem a ideia de reforço/reabilitação estrutural que consiste justamente de intervir em um elemento estrutural com algum nível de comprometimento. Neste contexto, o projeto de pesquisa se propõe a elaborar uma série experimental de vigas de concreto armado em pequena escala. As vigas serão normalmente armadas, sem condicionar a falha por flexão ou por cisalhamento, e com diferentes seções transversais. Dois cenários de danos serão estudados: (1) vigas submetidas ao processo acelerado de corrosão do aço e (2) vigas submetidas a altas temperaturas. A aplicação do reforço será posterior aos cenários elencados para a avaliação da resistência residual do elemento comprometido e da eficiência do sistema de reforço. Discussões serão realizadas a respeito da capacidade de carga, rigidez, resistência residual e eficácia do reforço.